Способ измерения дисторсии оптических систем

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерений. Исследуемую оптическую систему 8 размещают в схеме регистрации между шероховатой пластиной 3 и фотопластинкой 4. Дважды освещают пластину 3 лазером 1, смещая ее между экспозициями поперек оптической оси системы 8. При расшифровке полученную после фотохимической обработки пластинки 4 спекл-фотографию сканируют лазерным лучом, измеряя шаг и наклон интерференционных полос (О в дальней зоне. По полученным значениям измеренных величин определяют (Л дисторсию оптической системы 8. 2 ил. / фиг.1

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) Ai (51) 4 G Ol М 11/02

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

13(К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3777378/24-10 (22) 27.07.84 (46) 07.12.86. Бюл. Ф 45 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) В.А.Хандогин (53) 535. 818 (088. 8 ) (56) Применение спекл-интерферометрии для контроля качества промышленных изделий. Методические материалы. Горький: Горьковский фили— ал ВНИИНМАШ Госстандарта СССР, 1980, с. 11-23, 53-68.

Афанасьев В.А. Оптические измерения. — M. Высшая школа, 1981, с. 197-198. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИСТОРСИИ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерений. Исследуемую оптическую систему 8 размещают в схеме регистрации между шероховатой пластиной 3 и фотопластинкой 4. Дважды освещают пластину 3 лазером 1, смещая ее между экспозициями поперек оптической оси системы 8. При расшифровке полученную после фотохимической обработки пластинки 4 спекл-фотографию сканируют лазерным лучом, измеряя шаг и наклон интерференционных полос в дальней зоне. По полученным значениям измеренных величин определяют дисторсию оптической системы 8. 2 ил.

1275248

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольУстройство работает следующим образом.

Сначала в устройство регистрации помещают оптическую систему 8, дисторсии которой необходимо измерить. Затем делают первую экс. позицию фотопластинки 4. После этого пластину 3 смещают перпендикулярно оптической оси системы 8 на некоторую величину и делают вторую экспозицию фотопластинки 4. Выполняют фотохимическую обработку фотопластинки и полученную таким образом спекл-фотографию помещают в устройство расшифровки (фиг.2). Изображение на спекл-фотографии 6 сканируют лазерным лучом 5, измеряя шаг и наклон полос 1Онга, возникающих на экране 7, По данным сканирования определяют поле перемещения спекл-структур на спекл-фотографии, используя формулы а1U

sin q;

cos (g, зовано для измерения дисторсии оптических систем.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

На фиг.l приведено устройство для регистрации спекл-фотографий; на фиг.2 — устройство расшифровки спеклфотографий.

Устройство (фиг.l) регистрации спекл-фотографий состоит из лазера

1, микрообъектива 2, плоской пластины 3, закрепленной на столике, обеспечивающем ее микроподвижку, и плас— тинки 4.

Устройство (фиг.2) расшифровки спекл †фотограф состоит из лазера

5, спекл-фотографии б, укрепленной на столике, обеспечивающем возможность ее сканирования по области изображения, а также экрана 7 с приспособлением для измерения шага и наклона полос 10нга.

Тестируемую оптическую систему 8 помещают в схему регистрации между плоской пластиной 3 и фотопластинкой 4 так, что на последней возникает сфокусированное изображе— ние пластины 3. где h — длина волны лазера 5;

L — расстояние от спекл-фотографии б до экрана 7 (фиг.2);

h и (P — шаг и наклон полос 1Онга;

U u V — декартовы компоненты вектора смещения спекл-структур на фотографии.

Теоретический анализ и экспериментальные исследования показывают, что поле перемещения спекл-структуры (U и V) связано с полем перемещения пластины 3 следующими зависимостями:

dM Uy +V„

П =11П+ х

dr г

l5 (2)

dM U> +Vö

V = MV+ -- ----— - у

dr r где 1! — масштаб иэображения;

r= x +ó — радиус-вектор текущей точки спекл-фотографии с началом на оптической оси объектива 8; и V — декартовы компоненты поля

25 перемещений пластины 3; х и у — координаты текущей точки спекл-фотографии.

Из формулы (2) видно, что функцию масштаба М==М(г) можно восстановить по любому из двух этих уравнений.

При этом удобно, чтобы сдвиг пластины 3 между экспозициями осуществлялся так, чтобы одна из компонент поля (U V) был нулевой. Пусть сдвиг осуществляется по оси ОХ (V=0), тогда

35 из второй формулы (2) получаем правило для определения функции масштаба:

1 (Vr

M(r) =, M(o) + --- ) — — — dx. (3)

Ц J xy

40 о

Абсолютное изменение длины отрезка, начинаюшегося на оптической оси, вызванное дисторсией оптической системы, подсчитывается по формуле

 — Ф = I (M(r) — M(o)) dr, (4) о

Из решения уравнения с учетом формулы (1) — (3) получаем х

112 = — — — (sing — — — cos ср ) — 1

Й,vh у

II p и м е р, Рассмотрим измерение дисторсии объектива КО-140М. Объектив помещают в схему регистрации

Ы (фиг.1), где в качестве лазера 1 используют ОКГ ЛГ-38, в качестве пластины 3 — дюралевую пластину размером

lOOx100 мм. На фотопластинку 4

1275248 где h,ó шаг и наклон интерференционных полос соответстх, у

Фиг. 2

ВНИИПИ Заказ 6551/31 Тираж 778 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 (ЛОИ-2) регистрируют два положения пластины 3, отличающиеся сдвигом по оси ОХ на 50 мкм. Затем фотопластинку проявляют, фиксируют, промывают и высушивают. Полученную таким образом спеКл-фотографию помещают в схему расшифровки (фиг.2) ° Сканирование спекл-фотографии осуществляется в узлах квадратной сетки шага 5 мм, размером 8х8 клеток. В этих точках 10 измеряется шаг и наклон полос Юнга.

Численную обработку результатов экспериментов автоматизируют и проводят с помощью ЭВМ. Сначала в память машины вводят массивы шага и наклона <5 полос Юнга, измеренные в узлах сканированной сетки. По формулам (1) рассчитывают поля U u V а по форму— ле (3) — изменение масштаба. Функцию масштаба M(r) аппроксимируют по 20 методу наименьших квадратов .параболой вида

M(r) = M(o) (1 + р г ) (5) при этом значения параметров М(о) и ш определяются по данным экспериментов и составляют M(o) = 0,67;

Р =, 0,35+0,05) 10 мм . Абсолют— ное изменение длины отрезка E определяется по формулам (4) и (5) и 30 имеет вид

9 — P = gut = 0,000035 (MM) (6)

Например, для отрезка 1 = 10 мм из выражения (6) следует

0,035 мм.

Формула изобретения

Способ измерения дисторсии оптических систем, включающий операции 40 освещения эталонного объекта и регистрации его изображения через испытуемую оптическую систему, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, в качестве объекта используют шероховатую пластину, освещение которой осуществляют когерентным источником дважды, причем между экспозициями осуществляют сдвиг шероховатой пластины поперек оптической оси испытуемой оптической системы, а затем сканируют лазерным лучом зарегистгированное изоб— ражение измеряют шаг и наклон интерференционных полос в дальней зоне, по которым определяют значение дисторсии

ЬУ SL х — — — (s in (p — - co s (p ) — 1, 1о У венно; длина волны сканирующего луча; расстояние от плоскости изображения пластины до плоскости, в которой выполняют измерения шага и наклона интерференционных полос; текущие координаты точек измерения, в которых производят измерения; масштаб изображения в точке х=у=0; значение сдвига шероховатой пластины между экспозициями