SU1080053A1

SU1080053A1 - Method and device for determination of lens focal plane position

Info

Publication number: SU1080053A1
Application number: SU813369921A
Authority: SU
Inventors: Петр Алексеевич Санников
Original assignee: Предприятие П/Я М-5120
Priority date: 1981-12-25
Filing date: 1981-12-25
Publication date: 1984-03-15

Abstract

1. Спйсоб определени положени фокальной плоскости объектива, заключающийс в создании испытуемым объективом светового пучка, содержащего изображение тест-объекта, разделении этого пучка на два световых пучка, модулировании световрго сиг нала в каждом пучке поочередньлм перекрыванием этих пучков непрозрач .ной заслонкой, последовательном проецировании изображений тест-объекта каждым пучксж« на фотоприемник и сравнении на нем амплитуд модулированных сигналов, отличающийс тем, что, с целью упрощени способа измерени , изображение тест-объекта проецируетс каждь1М пучком в две плоскости, параллельные светочувствительной площадке фото- Q приемника, расположенные по разные SS его стороны. (Л 00 О1 оо1. The method of determining the position of the focal plane of the lens, consisting in creating a light beam containing the image of the test object by the test lens, dividing this beam into two light beams, modulating the light signal in each beam by alternately overlapping these beams with an opaque gate, sequentially projecting the images test object each beam to the photodetector and comparison of amplitudes of modulated signals on it, characterized in that, in order to simplify the measurement method, the image s test object kazhd1M beam is projected in two planes parallel to the light-sensitive area of the photoreceiver Q located on opposite sides of its SS. (L 00 O1 oo

Description

2, Устройство дл осуществлени способа по П.1, содержащее осветитель , тест-объект, испытуемый объектив , расположенный под углом к его оси, светоделитель, образующий два канала, в которых установлены две отражающие поверхности, фокусирующий элемент, модул тор, выполненный в виде подвижной заслонки,и фотоприемник , отличающеес ,тем, что, с целью упрощени конструкции , фокусирующий элемент выполнен в виде установленных по разные стороны от светоделител отражаю1цик сферических поверхностей, а фотоприемник установлен между их фокальными плоскост ми.2, A device for carrying out the method of Claim 1, comprising an illuminator, a test object, a test lens disposed at an angle to its axis, a beam splitter forming two channels in which two reflecting surfaces are installed, a focusing element, a modulator, made in the form movable damper, and a photodetector, characterized by the fact that, in order to simplify the construction, the focusing element is designed as mounted on opposite sides of the beam splitter reflecting a cycle of spherical surfaces, and the photodetector is installed between their focal planes.

3. Устройство по п.2, отличающеес тем, что фокусирующий элемент выполнен в виде плоских зеркал с дополнительным объективом , установленным между испытуемым объективом и светоделителем.3. The device according to claim 2, characterized in that the focusing element is designed as flat mirrors with an additional lens mounted between the test lens and the beam splitter.

II

Изобретение относитс к оптичес кому приборостроению и может быть использовано в контрольно-измеритель ной технике дл определени положени фокальной плоскости объективов, в частности дл определени рабочих отрезков объективов. Дл определени положени плоскости наводки визира зеркальных фотокиноаппаратов.The invention relates to optical instrumentation and can be used in measuring equipment to determine the position of the focal plane of the lenses, in particular to determine the working lengths of the lenses. To determine the position of the plane of sight of the sighting mirror photo camera devices.

Известны способ и устройство дл определени положени фокальной плоскости объектива заключающиес в проецировании изображени тест-объекта оптической системой, включающей испытуемый объектив и фокусирующий элемент (коллиматорный объектив J на фотоприемник, модул ции светового сигнала в двух фиксированных сечени х пучка и сравнении полученных на фотоприемнике амплитуд сигналов модулированных в разных сечени х. модул тор света выполнен в виде вращающегос радиального растра , имеющего периодически чередующиес прозрачные и непрозрачные участки и одна половина растра -смещена вдоль оси фокусирующего элемента .относительно другой The known method and device for determining the position of the focal plane of the lens consists in projecting the image of the test object with an optical system including the test lens and focusing element (collimator lens J on the photodetector, modulating the light signal in two fixed beam sections and comparing the amplitudes of the signals on the photoreceiver modulated in different sections, the light modulator is made in the form of a rotating radial raster having periodically alternating transparent and irregular bright areas and one half of the raster is shifted along the axis of the focusing element.

Основным недостатком указанного способа и устройства дл определени положени фокальной плоскости объектива вл етс низка точность измерени , обусловленна вли нием погрешностей изготовлени модулирующего световой сигнал радиального растра на результаты измерени .The main disadvantage of this method and device for determining the position of the focal plane of the lens is the low measurement accuracy due to the influence of the manufacturing errors of the radial raster modulating light signal on the measurement results.

Кроме того, данное устройство обладает большими габаритами, обусловленными применением в качестве модул тора света радиального растра, одна половина которого смещена относительно другой вдоль оси фокусирующего элемента дл осуществлени модул ции в двух сечени х пучка.In addition, this device has large dimensions, due to the use of a radial raster as a light modulator, one half of which is offset relative to the other along the axis of the focusing element to effect modulation in two beam sections.

Наиболее близким к изобретению вл етс способ определени псшожени фокальной плоскости объектива.Closest to the invention is a method for determining the focal plane of the lens.

заключающийс в создании испытуемым объективом светового пучка, содержащего изображение тест-объекта, разделении этого пучка на два световых пучка, модулировании светового сигнала в каждом пучке поочередным перекрыванием этих пучков непрозрачной заслонкой, последовательном проецировании изображений тест-объектаthat the test lens produces a light beam containing an image of the test object, separates this beam into two light beams, modulates the light signal in each beam by alternately overlapping these beams with an opaque gate, sequentially projecting images of the test object

0 каждым пучком на фотоприемник и0 each beam on the photodetector and

сравнении на нем амплитуд модулированных сигналов, и устройство дл осуществлени указанного способа, содержащее осветитель, тест-объект,comparing the amplitudes of the modulated signals on it, and a device for carrying out the method, comprising an illuminator, a test object,

5 испытуемый объектив, расположенный под углом к его оси светоделитель, образующий два канала, в которых установлены две отражающие поверхности , фокусирующий элемент, модул тор,5 the test lens, a beam splitter angled to its axis, forming two channels in which two reflecting surfaces are installed, a focusing element, a modulator,

Q выполненный в виде подвижной заслонки , и фотоприемник t2j.Q made in the form of a movable damper, and a photodetector t2j.

Основными недостатками указанных способа и устройства вл етс наличие анализирующей системы и сложностьThe main disadvantages of these methods and devices are the presence of the analyzing system and the complexity

с юстировки ее элементов.from the alignment of its elements.

Цель изобретени - упрощение способа определени положени фокальной плоскости объектива и конструкцииThe purpose of the invention is to simplify the method of determining the position of the focal plane of the lens and the design

устройства.devices.

Указанна цель достигаетс тем, что согласно способу определени положени фокальной плоскости объектива , заключающемус в создании испытуемым объективом светового пучка,This goal is achieved by the fact that according to the method of determining the position of the focal plane of the lens, which consists in creating a light beam by the test lens

содержащего изображение тест-объекта, разделении этого пучка на два световых пучка, модулировании светового сигН.ала в каждом пучке поочередным перекрыванием этих пучков непрозрачной заслонкой, прследовательном проецировании изображений тест-объекта каждым пучком, на фотоприемник и сравнении на нем амплитуд модулировани х сигналов, изображение тест-объектаcontaining the image of the test object, dividing this beam into two light beams, modulating the light signal in each beam by alternately overlapping these beams with an opaque damper, sequentially projecting images of the test object with each beam onto the photodetector and comparing the amplitudes of the signal modulations on it, the image test object

проецируетс каждым пучком в две плоскости, параллельные светочувствительной площадке фотоприемника, расположенные по,разные его стороныeach beam is projected in two planes parallel to the photosensitive area of the photodetector, located along its different sides

Кроме того, в устройстве дл определени полежени фокальной плоскости объектива, содержащем осветитель , тест-объект, испытуемый объекТИБ , расположенный под углом к его оси светоделитель, образующий два канала, в которых установлены две отражающие поверхности, фокусирующий элемент, модул тор, выпсхлненный вIn addition, in the device for determining the bedding of the focal plane of the lens containing the illuminator, the test object, the test object, the beam splitter at an angle to its axis, forming two channels in which two reflecting surfaces are installed, the focusing element, the modulator, expelled in

виде подвижной заслонки, и фотоприемник , фокусирующий элемент выполнен в виде установленных по разные стороны от светоделител отражающих сферических.поверхностей, а фотоприемник установлен между их фокальными плоскост ми.as a moving shutter, and a photodetector, the focusing element is designed as reflecting spherical surfaces installed on opposite sides of the beam splitter, and the photodetector is mounted between their focal planes.

Фокусирующий элемент-может быть выполнен в виде плоских зеркал с дополнительным объективом,, установленным между, испытуемым объективом и светоделителем.The focusing element can be made in the form of flat mirrors with an additional lens mounted between the test lens and the beam splitter.

На фиг.1 изображена схема предложенного устройства, случай выполнени отражающих поверхностей в виде сферических зеркал; на фиг.2 - то же, случай выполнени отражающих поверхностей в виде плоских зеркал.Figure 1 shows a diagram of the proposed device, a case of making reflective surfaces in the form of spherical mirrors; Figure 2 is the same, the case of making reflective surfaces in the form of flat mirrors.

Устройство дл определени положени фокальной плоскости объектива предложенным способе содержит тестобъект 1, освещаемый источником света 2, испытуемый объектив 3, установленную под угле к его оси свето целитель 4, расположенные по обе стороны светоделител 4 отражающие поверхности 5 и 6, выполненные в виде сферических зеркал (фиг.1) или .в виде плоских зеркал {фиг.2). На участке совпадени оптических осей отражающих поверхностей 5 и б посередине рассто ни между их фокальными плоскост ми 7 и 8 установлена светочувствительна площадка фотоприемника 9. Модул тор 10 света, выполненшдй в виде непрозрачного диска с прозрачнымA device for determining the position of the focal plane of the lens of the proposed method comprises a test object 1 illuminated by a light source 2, the test lens 3 mounted at an angle to its axis light healer 4 located on both sides of the splitter 4 reflecting surfaces 5 and 6, made in the form of spherical mirrors ( figure 1) or. in the form of flat mirrors (figure 2). In the area of coincidence of the optical axes of the reflecting surfaces 5 and b in the middle of the distance between their focal planes 7 and 8, a photosensitive area of the photodetector 9 is installed. The light modulator 10, made in the form of an opaque disc with a transparent

сектором 11, установ.тен между светоделителетл 4 и обеими отражающими поверхност ми 5 и 6. Ось вращени модул тора 10 параллельнасветоделитель ной поверхности 4. Модул тор 10. свеуа кинематически св зан с синхронным электродвигателем 12. Фотоприемник 9 через усилитель 13 и электронный , переключатель 14 соединен с показывающим устройством 15 ;(гальванометр , цифр ов ой в ОЛЬ тметр и т. п .J В. случае выполнени отражающих гтоверхностей 5 и б в виде плоских зеркал (фиг.2), между испытуемым объективом 3 и светоделителем 4 установлен дополнительный объектив 16.sector 11, installed between the beam splitter 4 and the two reflecting surfaces 5 and 6. The axis of rotation of the modulator 10 is parallel to the light-separating surface 4. The modulator 10. is kinematically connected with the synchronous motor 12. The photodetector 9 through the amplifier 13 and the electronic switch 14 is connected with an indicating device 15; (galvanometer, digital oh in OL tmetr, etc.J.V. if the reflecting surfaces 5 and b are made in the form of flat mirrors (figure 2), an additional one is installed between the test lens 3 and the beam splitter 4 volume ktiv 16.

Определение положени фокгшьной плоскости испытуемого объектива 3 ; осуществл етс следующим .образом.Determining the position of the focal plane of the test lens 3; is carried out as follows.

Световой сигнал, выход щий из испытуемого объектива 3 и содержащий изображение тест-объекта 1, освещенного источником света 2, раздел ют светоделители 4 на два пучка, перекрыва поочередно эти пучки вращающимс диско: 1 10, имеющим прозрачный сектор 11, модулируют световой сигнал в каждом пучке и последовательно проецируют испытуемым объективом 3 и отражающими поверхност ми 5 и б изображение тест-объекта 1 в плос кости 7 и 8, т.е., если диском 10 перекрыт световой пучок, идущий на отражающую поверхность 5, то изображение тест-объекта 1 проецируетс испытуемым объективом 3 и отражающей поверхностью б в плоскость 8, а, если диском 10 перекрыт пучок, идущий на отражающую поверхность б,то изображение тест-объекта 1 проецируетс испытуемым объективом 3 и отражающей . поверхностью 5 в плоскость 7. При этом на фотоприемнике 9 образуетс пульсирующийпо амплитуде электрический сигнал. При совпадении тест-объекта 1 с фокальной плоскостью испытуемого объектива 3 плоскости проекций 7 и 8 изображени тестобъекта 1 равноудалены от светочувствительной плс дадки фотоприемника 9, и с него снима етс пульсирующий сигнал с одинаковой пиковой амплитудой , усиливаетс в усилителе 13 и через электронный переключатель 14 поступает на показывающее устройство 15,которое в этом.случае показывает нулевую расфокусировку. При несовпадении тест-объекта 1 с фокальной плоскостью испытуемого объектива 3 плоскости проекций 7 и 8 одинаково смещаютс вдоль оси- зеркала б и с фотоприетл.ника снимаетс два разных по пиковой амплитуде сигнала,а показывающее устройство 15 после усилени , преобразовани этого сигнала и определени его пол рности с. помощью.сигнала от синхронного двигател 12 показывает величину и знак (направление ) дефокусировки испытуемого объектива 3.The light signal coming out of test lens 3 and containing an image of test object 1 illuminated by light source 2, divide the beam splitters 4 into two beams, alternately blocking these beams by rotating the disco: 1 10 having a transparent sector 11 modulate the light signal in each the beam and sequentially projecting the test lens 3 and the reflecting surfaces 5 and b of the image of the test object 1 in the plane 7 and 8, i.e., if the disk 10 blocks the light beam going to the reflecting surface 5, then the image of the test object 1 projects test lens 3 and the reflecting surface b in plane 8, and if the disc 10 is blocked beam reaching the reflecting surface b, the image of the test object 1 is projected onto the test lens 3 and reflective. surface 5 in plane 7. At the same time, an electrical signal pulsating in amplitude is formed on the photodetector 9. When the test object 1 coincides with the focal plane of the test lens 3, the planes of the projections 7 and 8 of the image of test object 1 are equidistant from the photosensitive lens of the photodetector 9 and the pulsating signal with the same peak amplitude is removed, amplified in the amplifier 13 and through the electronic switch 14 on the display device 15, which in this case shows zero defocusing. If test object 1 does not coincide with the focal plane of the tested lens 3, the planes of the projections 7 and 8 are equally displaced along the b axis and two different peak signal amplitudes are taken from the photo-resistor, and the indicating device 15 after amplifying, converting this signal and determining it polarity with. using the signal from the synchronous motor 12 shows the magnitude and sign (direction) of defocusing of the test lens 3.

При использовании предложенного способа и устройства дл его осуществлени при определении рабочего отрезка испытуемого объектива 3, последний устанавливают опорным торцом на торец шаблона (не показан/ в виде втулки, на втором торце которого установлен тест-объект 1, и работа устройства осуществл етс описанным образом. Так как рассто ние между торцами шаблона делают равным номинальному значению рабочегоотрезка испытуемого объектива- 3, то показывгиощее устройство 15 показывает отклонение рабочего отрезка объективаUsing the proposed method and device for its implementation in determining the working length of the test lens 3, the latter is installed with a support end on the template end (not shown / in the form of a sleeve, at the second end of which a test object 1 is installed and the device operates in the described manner. Since the distance between the ends of the template is made equal to the nominal value of the working section of the test lens-3, the display shows the device 15 shows the deviation of the working segment of the lens

3 от номинального, т.е. его фактический рабочий отрезок.3 from nominal, i.e. its actual working length.

При использовании предложенного способа и устройства дл его осуществлени при определении положени плоскости наводки визира зеркального фотокиноаппарата, вместо испытуемого объектива 3 устанавливают провер емый фотокиноаппарат источником света 2, освещают через окул р фотоаппарата его плоскость наводки (микрорастр , матовую поверхность , йсг ль зу последнюю в качестве тест-объекта 1 , и работа устройства осуществл етс описанным образом.When using the proposed method and device for its implementation in determining the position of the plane of sight of the sight camera of a mirror camera, instead of the test lens 3, install the camera under test with light source 2, illuminate through the eye of the camera its plane of pickup (microhair, opaque surface, last one as test object 1, and the operation of the device is carried out in the manner described.

использование указанного способа и устройства дл его осуществлени значительно упростит определение положени фокальной плоскости объектива за счет снижени трудоемкости операции юстировки и контрол .The use of this method and device for its implementation will greatly simplify the determination of the position of the focal plane of the lens by reducing the complexity of the alignment and control operation.

Claims

1. A method for determining the position of the focal plane of the lens, which consists in creating a light beam by the test lens containing the image of the test object, dividing this beam into two light beams, modulating the light signal in each beam by alternately overlapping these beams with an opaque shutter, and sequentially projecting images of the test object each beam to the photodetector and comparing the amplitudes of the modulated signals on it, characterized in that, in order to simplify the measurement method, the image of the test The object is projected by each beam in two planes parallel to the photosensitive area of the photodetector, located on its different sides.

2. The device for implementing the method according to claim 1, containing a illuminator, a test object, a test lens, located at an angle to its axis. a beam splitter forming two channels in which two reflective surfaces are mounted, a focusing element, a modulator made in the form of a movable shutter _{> (} and a photodetector, characterized in that, in order to simplify the design, the focusing element is made in the form of installed on opposite sides of a beam splitter of reflecting spherical surfaces, and a photodetector is installed between their focal planes.

3. The device according to claim 2, characterized in that the focusing element is made in the form of flat mirrors with an additional lens mounted between the test lens and the beam splitter.