Устройство для автоматической фокусировки светового излучения

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е l»i 769319

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

- К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.12.77 (21) 2557175i" 5-28 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приор итств (51) II!. Кл.

6 01 В 11j 22

G 01 В 11 00

-ь==-Э-

Государствеииьй::сиитет (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень хе 37 (53) УД1х 531.717 (088.8) по делам изобретеиий и а- >рытий (45) Дата опубликования описания 07.10.80

t

I

>

> (72) Автор изобретения

А. Г. Полещук (71) Заявитель Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения AH СССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ

ФОКУСИРОВКИ СВЕТОВОГО ИЗЛУЧЕИИЯ

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение для бесконтактного измерения малых перемещений, а также может быть использовано в системах хранения и обработки информации.

Известно устройство для определения положения поверхности по модуляции светового луча. Это устройство содержит ollтически связанные лазер, светоделитель ный кубик, объектив, зеркало, укрепленное на электронном вибраторе, другой светоделительный кубик, у смежных граней ко торого установлено по объективу, в фо кальных плоскостях которых расположены соответственно рабочая поверхность и микродиафрагма. 3а микродиафра1мой установлен фотоприемник, выход которого подключен к синхронному детектору через полосовой фильтр, а генератор соединен с вибратором и вторым входом детектора 11).

Известное устройство обладает педос. таточной динамической точностью, так как в нем поисковая частота ограничена массой диафрагмы.

Наиболее близким решением к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для автоматической фокусировки светового nзлучсния, содержащее онт,l>lññêè связанныс излучатель, коллнматор, свстоделптсль, фок сирующ ш объектив, приемный объектив, модулятор в впдс двух вращаю5 щнхся растров или растрового полудиска и фотоприсмнпк, фильтр, сппхропньн1 детектор, один пз входов которого через фильтр подключен к выходу фотоприем. ника, генератор, связанный со вторым вхо.

10 дом синхронного дстсктора и с приводом модулятора, н исполнительный механизм, подключенный к Выход сгн1хронно10 детектора, второй фотоприемнпк, систему стабилизации скорости вращения двигате15 III II;I,IIa растра (2).

Недостаток известного устройсгва сложность его конструкции и юстировки.

Целью изобретения является упрощение конструкции и 1остировки устройства.

20 Цель достигается тем, что устройство снабжено оптической п IBcTHHoIi, установленной между приемным объективом и модулятором под углом к оптической оси с частичным псрекрытием светового потока, 25 à >модулятор выполнен в виде дифракционной решетки.

На чертеже пзооражено предлагаемое устройство.

Устройство содержит излучатель i, колЗр лиматор 2, светоделитель 3, фокусирую7693

20

35

50

)цпй ооъектпв 4, воспринимающий излучение от контролируемой поверхности 5, приемный объектив 6, последовательно с которым установлены перекрывающая часть свстового потока оптическая пластина 7, модулятор, выполненный в виде дифракционной решетки 8, связанной с приводом 9, и фотоприсмник 10. Выход 10 фотоприемника подключен через фильтр 11 к входу ciilliI)olii:01.0;IcTc«TOI)a 12. Второй вход . ),стсктор l 12 Ilo, jK.)ючсп к выходу генератора 13. Выход дстсктора 12 coc;I»iic!i через усилитель 14 с входом псполн).тельного механизма 15 автофокусировки.

Устройство работает следующим образом.

C!3cToi3oII поток от излучателя 1 (лазсра) расширяется коллиматором 2 и поступает через свстодслптсль 3 к фокусирующему объективу 4. В фокальной плоскост! этого объектива расположена рабочая Но13срхность 5. Отраженный от поверхности 5 световой поток направляется объект;1вом 4 через призму к приемному объск1иву 6.

Последовательно с объективом 6 располо жена под углом к оптической оси оптическая (стеклянная) пластина 7, перекрывающая часть светового потока. Часть светового потока, минующая пластину 7, фокусируется и фокальпой плоскости объсктива 6 ..1,ругая часть, прошедшая пластпII) 7, фокусируется в иной плоскосгп (на ерТсН<с эти плоскости отмечены штриховыми г!!!Ии)!)!и). Расстояние между плос

КОС l )131!! !1)ОК3 Сl!РОВ! П ОООИХ СВСТО!3ЫХ ПОтоков lil ililcllT 0T толщины испо.)ьзусмо!) пл!!с !!!!1я., (пфракционная рсшсгка 8 (наll1) l! мср, си!!у сои,1алы! !)я> погг)оп1210щая1

1)ас!10.10)кс!!11 ъ!сж,1; п.lоскостямll с))оку сировкп световых потоков и колеблется пер)!СПДIIIA,!ЯРПО ОПТИЧССК011 OCH С ПОМОЩЫО электрического привода 9, управляемого генератором 13. Когда контролируемая по верх!!Ост!. 5 находится в исходном состоянии, дпфракционная решетка 8 колеблется точно посередине между плоскостями фокуспро13кп, и модуляция светового потока отсутствует, При перемещении повсрхНОСТИ 0 ИЗ ИСХОДНОГО СОСТОЯНИЯ К РСШСТкс 8 приближается одна из плоскостей фокусировки и световой поток ока=ывастся промодулирован, так как точки фокусировки за счет разворота пластины 7 сдвинуты в плоскости ХОУ на величину, равную половине периода решетки 8.

Фильтр 11 выделяет из выходного напряжения фотоприемника 10 составляющую, кратную частоте колебания решегки 8.

19

Лмплитуда напряжения пропорциональна смещению, а фаза (О или 180 по отношению к опорному напряжению i е IepaT0pa 13) указывает направление перемещения, )то напряжение подается на вход детектора 12. На второй вход поступает опорное напряжение с генератора 13. Частота этого напряжения должна быть равной частоте той гармоники, которая выдеisrcTcH фильтром 11. Для этого в снсратор 13 должен быть введен делитель частоты.

Выходное напряжение детектора 12 поступаст через усилитель 14 на механизм 15 фокусировки, который будет перемещать объектив 4 до тех пор, пока световой поток нс сфокусируется опять на поверхности 5. Устройство конструктивно проще из всстного за счет замены двух враща!Ощихся растров на одну решетку 8 и использования одного фотоприемника 10. Возможность изменения наклона пластины 7 позволяет регулировать пространсгвснный сдвиг двух точек фокусировки, что упрощает юстировку устройства.

Формула изобретения

Устройство для автоматической фокусировки светового излучения, содер.ка)цсе оптически связанныс излучатель, коллиматор, свстодслитсль, фокусирующий объС! ТИВ, ПРИСAIIibl}I OObCKTHI3, I)IOQ)i I. ATOP

li1) !!130,!ом и фотоприсмннк, фильт;), синх!)ОIIIIûй, 1стскто(), Один из 13. 0, Iов кот0130гO через фил тр подкгиочсн к ьыходу фо топриемника, генератор, связанный с вторым входом сш)хронпого детектора и с приводом модулятора, и исполнительный механизм, подключенный к выходу синхронного детектора, о т л и ч а ю)ц е е с я тем, что, с целью упрощения его конструкции и юстировки, оно снабжено оптической пластиной, установленной между приемным объективом и модулятором под углом к оптической оси с частичным перекрытием светового потока, а модулятор выполнен в виде дифракционной решетки, Источники информации, принятыс во внимание при экспертизе

1. Патент CILIA № 37689! О, кл.

G 01 Б 11)22, 1973.

2. Воронцов Л. I I. Фотоэлектрические системы контроля линейных величин, М., 1965, с, 190 -196, фиг. 138 (прототип).

769319

Составитель С. Грачев

Техред И. Пенчко

Редактор Г. Петрова

Корректор О. Тюрина

Заказ 7118

Изд. J4 505 Тираж 810

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

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

1lo пнснос

Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлнсполкома