Датчик волнового фронта

 

Изобретение относится к технике оптических измерений и может быть использовано для определения формы волнового фронта оптического излучения, в частности для определения угловых координат источника оптического излучения. Целью изобретения является повышение надежности путем упрощения оптической части датчика волнового фронта за счет снижения требований к оптическим характеристикам приемной оптической системы. Сущность изобретения заключается в использовании в качестве подвижной маски двух жестко соединенных ножей Фуко, рабочие кромки которых перпендикулярны друг другу и параллельны координатным осям матричного фотоприемника, а в каждом канале формирования выходных сигналов осуществляется временное разделение сигналов, несущих информацию о координатах сфокусированного пятна на фокальной плоскости по двум координатам. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU „„1589070

А1 (Si)S С 01 7 1/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО .ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4629695/40-25 (22) 23. 11.88 (46) 30.08.90. Бюл. Р 32 (72) В.Г.Янов и И.В.кривицкий (53),535 ° 24(088 ° 8) (56) Харди Дж.у. Активная оптика.

Новая техника управления световым пучком. — ТИИЭР, 1978, т. 66, 9 6, с. 40 — 56.

Патент США М 4441019, кл. G 01 J 1/20, 1984; (54) ДАТЧИК ВОЛНОВОГО ФРОНТА (57) Изобретение относится к технике оптических измерений и может быть использовано для определения формы волнового фронта оптического излучения, в частности для определения угловых координат источника оптичес.—

Изобретение относится к технике оптических измерений и может быть использовано для определения фомы волнового фронта оптического излучения, в частности для определения угловых координат источника оптического излучения.

Целью изобретения является повышение надежности путем упрощения оптической схемы за счет снижения требований к оптическим характеристикам приемной оптической системы и применения одного механического привода для перемещения маски, На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — один из вариантов выполнения маски и направление ее движения по

2 кого излучения. Целью изобретения является повышение надежности путем упрощения оптической части датчика волнового фронта за счет снижения требований к оптическим характеристикам приемной оптической системы.

Сущность изобретения заключается в использовании в качестве подвижной маски двух жестко соединенных ножей

Фуко, рабочие кромки которых перпендикулярны друг другу и параллельны координатным осям матричного фотоприемника, а в каждом канале формирования выходных сигналов осуществляется временное разделение сигналов, несущих информацию о координатах: сфокусированного пятна на фокальной Ж плоскости по двум координатам. 2 ил.

М ® отношению к анализируемому сфокусированному излучению. QO

Устройство содержит приемную опти- Я ) ческую систему 1, маску 2, механический привод 3 маски 2,матричный фо,.топриемник 4, генератор 5 линейно из- ее» меняющегося напряжения, первый ключ б, ждущий мультивибратор 7, второй клоч 8, первый интегрирующий усилитель 9, третий ключ 10, второй инте-" грирующий усилитель 11, сфокусированное пятно 12.

Для простоты на фиг.1 изображены юань три канала формирования выходных сиг-. налов. На оптической оси последовательно расположены приемная оптическая система 1, маска 2, матричный фотопрнемник 4. Маска 2 расположена

1589070 вблизи фокальной плоскости приемной оптической системы 1 и приводится в возвратно-поступательное движение поперек оптической оси с помощью механи5 ческого привода 3 маски 2. Первый вход генератора 5 линейно изменяю»цегося напряжения соединен с выходом индикации начала рабочего хода механического привода 3 маски 2, второй вход генератора 5 линейно изменяк>щегося напряжения соединен с выходом индикации рабочего хода механического привода 3 маски 2. Маска 2 выполнена в виде двух жестко соединенных ножей Фуко, причем рабочая кромка первого ножа Фуко параллельна оси абсцисс, а рабочая кромка второго ножа

Фуко ориентирована параллельно оси ординат координатных осей фотоприемника 4.

В каждом канале формирования выходных сигналов первый вход первого ключа 6 соединен с выходом соответствующего данному каналу элемента матрич- р5 ного фотоприемника 4, второй вход первого ключа 6 соединен с выходом и »д»»кации конца рабочего хода механического привода маски 3, выход первого ключа 6 соединен с входом ждущего мультивибратора 7, выход которого соединен с первым входом второго ключа 8 и первым входом третьего ключа 10,, второй вход второго ключа 8 соединен с выходом индикации первой половины рабочего хода механического привода маски 3, третий вход второго ключа

8 соединен с выходом генератора 5 .линейно изменяющегося напряжения, второй вход третьего ключа 10 соединен с выходом индикации второй половины

40 рабочего хода механического привода

3 маски 2, третий вход третьего ключа 10 соединен с выходом генератора

5 линейно изменяющегося напряжения, выход второго ключа 8 соединен с входом первого интегрирующего усилителя 9, а выход третьего ключа 10 соединен с входом второго интегрирующего усилителя 11.

Устройство работает следующим образом.

Оптическое излучение после прохождения через приемную оптическую систему 1 фокусируется вблизи маски 2,,после чего попадает на матричный фотоприемник 4. Маска 2 приводится в возвратно-поступательное движение механическим приводом 3. Меха»»ический привод 3 допол»»»»тельно формирует с помощью концевых контакторов следующие сигналы индикации: начала рабочего хода; первой половины рабочего хода; второй половины рабочего хода. и конца рабочего хода механического привода 3 (эти выходы механического привода 3 обозначены на фиг.1 цифрами 1,2,3.,4 соответственно). Оптическое излучение от неискаженных участков волнового фронта фокусируется на оптической оси, а излучение от искаженных участков волнового фронта фокусируется в различных точках на фокальной плоскости вблизи оптичес-. кой оси, причем, чем больше, угол между .оптической осью и волновым вектором некоторого участка волнового » фронта, тем больше расстояние между оптической осью и точкой, в которую фокусируется излучение от,данного участка волнового фронта. При движении маски 2 вначале перекрывается путь излучению, сфокусированному в точках фскальной плоскости, координа« ты которых по оси Х минимальны, в конце первой половины рабочего хода маска 2 перекрывает путь излучению, сфокусированному в точках фокальной плоскости, координаты которых по оси

Х максимальны. Во второй половине рабочего хода маска 2 вначале перекрывает путь излучению, сфокусированному в точках фокальной плоскости, координаты которых по оси У минимальны, а в конце второй половины цикла перекрывает путь излучению, сфокусированному на фокальной плоскости в точках с максимальными координатами IIQ оси У. Па фиг.2 сплошной стрелкой показано íà»»ðà»»J»елие рабочего хода маски 2, прерывистой стрелкой— направление обратного хода. Таким образом, во время первой половины цикла производится определение Х координат положения сфокусированных точек всех субапертур, а во время второй половины цикла производится определение У вЂ” координат положения сфокусироваш»ь»х точек всех субапертурв

При начале движения маски 2 сигналом индикации начала рабочего хода (с выхода 1 механического привода 3) запускается генератор 5 линейно изменяющегося напряжения. Выходноц сигнал каждого -»лемента матричного фотоприемника 4 поступает на »»ервь»»» вход

5 158 10 первого ключа 6 соотнетг твующеггэ данному элемен гу канала формирования вы— ходных сигналов. Па вт<эрой вход пер— вого ключа 6 lioñòón,iåò сигнал инди5 каций конца рабочего хода (с выхода

4 механического привода 3) для сброса ключа при обратном ходе маски 2.

При открытом первом ключе 6 при ðàбочем ходе маски 2 напряжение посту10 пает на вход ждущего мупьтивибратора

7, который при отрицательном перепаде напряжения на его входе вырабатывает короткий одиночный импульс. При

Однов1эеменном наличии HB пе1эвом Входе второго ключа 8 сигнала с выхода ждущего мультивибратора 7 и «а втором входе второго ключа 8 сигнала индикации первой гтоловины рабочего хода маски 2 (с выхода 2 механического 20 привода 3) второй ключ 8 открывается и пропускает сигнал с вьэхода генератора 5 линейно изменяющегося напряжения на вход первого интегрирующего усилителя 9. Так как сигнал на вход первого интегрирующего усилителя 9 поступает во время первой половины рабочего хода маски 2, сигнал на выходе его однозначно связан с координатой Х положения сфокусированного пятна 12 данной субапертуры на фокальной плоскости приемной оптической системы 1 — чем больше координата Х сфокусированного пятна 12 в даннои субапертуре тем позже осуществляется перекрытие сфокусированного пятна

12 маской 2, тем больше величина сигнала, попавшего с выхода генератора

5 линейно изменяющегося напряжения на вход первого интегрирующего уси40 лителя 9 (длительность сигнала на входе первого интегрирующего усилителя 9 определяется параметрами ждущего мультивибратора 7 и одинакова во всех каналах формирования выходных

45 сигналов)„ тем больше сигнал на выходе первого интегрирующего усилителя 9. При одновременном наличии на первом входе третьего ключа 10 сигнала с выхода ждущего мультивибратора 7 и на втором входе третьего ключа 10 сигнала индикации второй половины рабочего хода маски 2 (с выхода

3 механического приводя 3) третий ключ 10 открывается и пропускает сигнал с выхода генератора 5 линейно

55 изменяющегося напряжения на вход второго интегрирующего усилителя 11, Так как сигнал на вход второго интегриру70 6 ющего усилителя 11 поступает во время в гopofl половины рабочего хода маски, сигнал на вьгходе второго интегрирующего усилителя t1 однозначно связан с координатой У положения сфокусированного пятна данной субаперту-.

Ры на фокальной плоскости приемной оптической системы 1 Ко ордината У сфокусированного пятна в данной субапертуре, тем позже осуществляется перекрытие сфокусированного пятна маской 2, тем больше величина сигнала, попавшенгo с выхода генератора 5 линейно изменяющегося напряже на вход второго интегрирующего усилителя 11 (длительность сигнала на входе второго интегрирующего усилителя 11 определяется параметрами ждущего мультивибратора 7 и одинакова во всех каналах формирования выходных сигналов), тем больше сигнал на выходе второго интегрирующего усилителя 11.

Ф о р м у л а и з обретения

Датчик волнового фронта, содержащий последовательно расположенные на одной оптической оси приемную оптическую систему, маску, снабженнную механическим приводом перемещения, и матричный фотоприемник, а также каналы формирования выходньгх сигналов, кажд">й из которых соединен с соответствующим элементом матричного фотоприемника, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем упрощения оптической схемы, в него дополнительно введен генератор линейно изменяющегося напряжения, каждый канал формирования выходных сигналов содержит три электрон;-.ых ключа, два интегрирующих усилителя и жд)тпп1 мультивибратор, подвижная маска выполнена в виде двух жестко соединенных ножей Фуко, рабочие кромки которых перпендикулярны одна другой и паралллельны координатным осям матричного фотоприемника, при этом первый и второй входы гене- . ратора соединены соответственно с первым и четвертым выходами привода маски, каждый элемент матричного фотоприемника соединен с первым входом первого ключа соответствующего канала формирования выходных сигналов, второй вход каждого первого ключа соединен с четвертым вьгходом привода, 1589070

Составитель В.Варнавский

Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Бескид

Редактор Т.Парфенова

Заказ 2531 Тираж 426 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 11(-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 второй и третий выходы которого соединены соответственно с вторыми входами второго третьего ключей каждого канала формирования выходных

5 сигналов, в каждом канале выход первого ключа соединен с мультивибратором, выход которого соединен с первыми входами: второго и третьего ключей, выходы которых соединены cqответственно с первым и вторым усилителями, третьи входы второго и третьего ключей соединены между собой и с выходом генератора, а выходами каналов формирования выходных. сигналов являются выходы интегрирующих усилителей.