Способ измерения оптических параметров оптических элементов и систем

 

Использование: изобретение может быть использовано в контрольно-измерительной технике для измерения коэффициентов пропускания объективов и коэффициентов отражения плоских зеркал и позволяет повысить точность измерений, расширить функциональные возможности способа и уменьшить ограничения на количество контролируемых объективов. Сущность изобретения: в качестве контролируемых берут два объектива и плоское зеркало. Устанавливают их поочередно в виде трех комбинаций по два на одной оптической оси, причем первым по ходу пучка лучей устанавливают контролируемый объектив. Освещают контролируемый объектив расходящимся пучком лучей с апертурным углом, близким к апертурному углу контролируемого объектива. Формируют параллельный пучок лучей на выходе контролируемого объектива и фокусируют излучение вторым объективом на фотоприемник. Регистрируют сигналы на выходе фотоприемника при его установке по ходу пучка лучей до и после контролируемых объективов после повторного прохождения отраженного плоским зеркалом пучка лучей через контролируемый объектив. Повторяют все операции для второго контролируемого объектива и по полученным результатам рассчитывают коэффициенты пропускания объективов и коэффициент отражения зеркала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. w fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Щ (l1) (я)з G 01 М 11/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В 4 о V (21) 4878100/10 (22) 26.10.90 (46) 07.10.92. Бюл, М 37 (71) Государственный институт прикладной оптики (72) Э.И.Ковальский (56) Приборы и техника эксперимента. 1979, М 4, с. 237-238.

Авторское свидетельство СССР

М 1435980, кл. G 01 М 11/00, 1985. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ И СИСТЕМ (57) Использование: изобретение может быть использовано в контрольно-измерительной технике для измерения коэффициентов пропускания объективов и коэффициентов отражения плоских зеркал и позволяет повысить точность измерений, расширить функциональные возможности способа и уменьшить ограничения на количество контролируемых объективов. Сущность изобретения: в качестве

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в контрольно-измерительной технике для измерения коэффициентов пропускания объективов и коэффициентов отражения плоских зеркал.

Известен способ измерения коэффициента пропускания объектива, заключающийся в том, что освещают объектив расходящимся диафрагмированным пучком лучей, отражают этот пучок в обратном направлении плоским автоколлимационным зеркалом, разделяют падающий на объекконтролируемых берут два обьектива и плоское зеркало, Устанавливают их поочередно в виде трех комбинаций по два на одной оптической оси, причем первым по ходу пучка лучей устанавливают контролируемый объектив. Освещают контролируемый объектив расходящимся пучком лучей с апертурным углом, близким к апертурному углу контролируемого объектива. Формируют параллельный пучок лучей на выходе контролируемого объектива и фокусируют излучение вторым объективом на фотоприемник. Регистрируют сигналы на выходе фотоприемника при его установке по ходу пучка лучей до и после контролируемых объективов после повторного прохождения отраженного плоским зеркалом пучка лучей через контролируемый объектив, Повторяют все операции для второго контролируемого объектива и по полученным результатам рассчитывают коэффициенты пропускания объективов и коэффициент отражения зеркала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил, тив и выходящие из него после отражения от зеркала пучки лучей полупрозрачным О светоделителем. Затем фокусируют излучение на чувствительную площадку фотопри- )ча емника и последовательно регистрируют сигналы на его выходе при установке в ходе пучка лучей контролируемого объектива и затем эталонного сферического зеркала (1).

Основным недостатком известного способа является необходимость периодической дополнительной точной аттестации плоского и сферического зеркал, что усложняет способ, т,к. требует проведения допол30 1 с фотоприемника,заменяют первый объектив о 35 а45 с d а Ь ф

ti =

P=) Ь с аз. тг = а d аг

31 с а

Ь аг аз

50 при этом a> — сигнал от потока излучения на входе при последовательной установке двух

55 объективов, аг и аз — при установке зеркала нительных измерений коэффициентов отражения зеркал другими способами и на других установках и неизбежно вносит дополнительные погрешности в измерения.

Другим недостатком известного способа является наличие в ходе пучка лучей полупрозрачной светоделительной пластинки, на которой теряется более 75; потока"излучеййя*;

Наиболее близким к п*редлагаемому по технической сущности является способ измерения оптических параметров оптических элементов и систем (2), заключающийся в том, чта в качестве контролируемых берут не менее двух оптических элементов, устанавливают их на одной оптическай оси,.освещая расходящимся пучкам лучей с апертурным углом, близким к апертурному углу установленного первым объектива, регистрируют при этом сигнал а, а на его выходе формируют параллельный пучок лучей, регистрируют сигнал b от сфокусированного вторым объективом потока фотоприемником. После операции измере, ния сигнала с фотоприемника после пропускания излучения через первый и второй объективы устанавливают на оптической аси вместо первого объектива третий объектив, формируют на ега выходе параллельн ый пучок лучей и регистрируют фотоприемником сигнал с, устанавливают на оптической аси вместо второго объекти- ва первый объектив и регистрируют фотоприемником сигнал d ат сфакусираванног первым объективом потока. По палученны результатам определяют оптические пар метры всех трех объективов по формулам

Основным недостатком известного способа является его сложность, чта связано с необходимостью контроля не менее трех объективов, Ва многих случаях при изготовлении сложных оптических систем (объективов) большого диаметра изготавливаются или имеютсяв наличии только два объектива приблизительно одинакового диаметра: собственно контролируемый объектив и оптическая система (каллиматор) для его аттестации. Для контроля и настройки каллиматара в большинстве случаев используетсяя плоское автоколлимационное зеркало. Изготовить дополнительно третий объектив для контроля известным способам крайне трудоемка и сложно.

Другим недостатком известного способа является снижение точности измерений при нестабильности источника излучения.

Целью изобретения является упрощение способа контроля оптических параметров оптических элементов и систем, Указанная цель достигается тем, что со-. гласно способу измерения оптических параметров оптических элементов и систем, заключающемуся в том, что в качестве контролируемых берут не менее двух оптических элементов, устанавливают их на одной оптической оси, освещая расходящимся пучком лучей с апертурным углом, близким к апертурному углу установленного первым объектива, регистрируют при этом сигнал а, а на его выходе формируют параллельный пучок лучей, регистрируют сигнал Ь от сфокусированного вторым объективом потока фотоприемником, по полученным результатам определяют оптические параметры элементов, после операции измерения сигнала с фотоприемника после пропускания излучения через первый и второй объективы, устанавливают за первым объективом плоское зеркало перпендикулярно оптической оси, а фотоприемник устанавливают перед первым объективом-в-ходе отраженного от зеркала излучения, регистрируют сигнал с в торым, регистрируя сигнал d, а оптические параметры г1, сг — коэффициенты пропускания первого и второго объективов соответственно и р — коэффициент отражения зеркала определяют из следующих выражений:

4Ьг ° с 4 Ьг ° d г а о аг с

vc Г

Р

Кроме того, с целью повышения точности измерений за счет уменьшения влияния нестабильности источника излучения повторяют операцию измерения излучения на входе перед каждой последующей опера- . цией, а т, tz и а определяют па формулам соответственно за первым объективом и за вторым.

На чертеже показаны оптическая измерительная схема и ход лучей при проведении измерений.

1767376

Изобретение осуществляется следующим образом.

Берут в качестве контролируемых два положительных объектива с коэффициентами пропускания t> и хг и плоское зеркало 3 5 с коэффициентом отражения р, приблизительно одинакового диаметра. Объективы 1 и 2 размещают в ходе пучка лучей последовательно на одной оптической оси между апертурной диафрагмой 4 с установленной 10 . за ней фокусирующей системой 5 и фотоприемником 6, соединенным с регистрирующей системой 7, Фокальную плоскость объектива 1 совмещают с фокусом фокусирующей системы 5, при этом между объек- 15 тивами 1 и 2 формируется параллельный пучок лучей. Глаг:ый луч расходящегося пучка лучей после фокусирующей системы 5 наклонен на угол а 0,05 — 2,0 угл. град. к оптической оси объективов 1 и 2. Вблизи 20 фокуса фокусирующей системы 5 размещают чувствительную площадку фотоприемника 6 и регистрируют сигнал а, пропорциональный потоку излучения, поступающему на вход системы из объективов 25

1 и 2. Переустанавливают фотоприемник 6 чувствительной площадкой вблизи фокуса объектива 2 и регистрируют сигнал Ь, пропорциональный потоку излучения после объективов 1 и 2, 30

Устанавливают за объективом 1 перпендикулярно его оптической оси плоское зеркало 3 и отражают пучок излучения в обратном направлении вновь на объектив 1.

Дважды прошедший объектив 1 пучок излу- 35 чения соберется в фокальной плоскости этого объектива на расстоянии Л= 2 1ф tga от построенного фокусирующим объективом 5 (с фокусным расстоянием 1ф ) изображения используемого источника излучения (не по- 40 казан), Таким образом входящий в объектив

1 и выходящий из него пучки излучения пространственно разделяются, что позволяет провести измерения на выходе системы (сигнал с на регистрирующем приборе 7, "5 пропорциональном потоку излучения, дважды прошедшему объектив 1).

Повторяют вышеуказанные операции при установке между фокусирующим объективом 5 и плоским зеркалом 3 контролируе- 50 мого объектива 2 и регистрируют сигнал d, пропорциональный потоку излучения после двухкратного прохождения объектива 2 и отражения от зеркала 3.

При проведении измерений установ- 55 ленный за фокусирующей системой 5 контролируемый объектив освещают пучком лучей с апертурным углом Оф, близким к апертурному углу U контролируемого объектива, при этом 0ф < U (1), Оф=агсщ — - -; (2),0 =arctg t —" —,(3) ф контр. где D> — диаметр апертурной диафрагмы 4, Ос . — световой диаметр контролируемого объектива, 1конр. — его фокусное расстояние.

Если фокусные расстояния объективов

1 и 2 значительно отличаются друг от друга, то при смене необходимо перед проведением измерений установить диаметр D> апертурной диафрагмы 4, обеспечивающий выполнение условия (1).

По результатам измерений с учетом двухкратного прохождения потока излучения через контролируемый объектив получаем систему уравнений с тремя неизвестными величинами t>, тг и р.

b — =т1 т:г а

Я (4) Я о а

Решая полученную систему уравнений, получаем !с Г

Для увеличения точности измерений за счет уменьшения влияния нестабильности источника излучения операцию измерения потока излучения на входе в контролируемые системы осуществляют перед каждым измерением величин b, с, d, при этом регистрируют сигналы à1, аг, аз соответственно. коэффициенты пропускания t> и тг объективов и коэффициент отражения р зеркала 3 определ рмулам (9); (8); тг, (10) полученным при решении системы уравнений

Ь вЂ” =й1 тг

81 — =8j 0 аг (11) — =7 P. о аз

Использование указанного способа значительно упростит измерение оптиче1767376

8 ских параметров оптических элементов и систем за счет уменьшения числа используемых при измерениях объективов, при этом дополнительно измеряется и коэффициент отражения плоского зеркала. Точность измерений предлагаемым способом увеличена за счет уменьшения влияния нестабильности источника излучения на результаты измерений. цией, t>, tz иp определяют по формулам

Р=

Составитель Э,Ковальский

Техред М.Моргентал Корректор О.Юрковецкая

Редактор

Заказ 3543 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

1. Способ измерения оптических параметров оптических элементов и систем, заключающийся в том, что в качестве контролируемых берут не менее двух оптических элементов, устанавливают их на одной оптической оси, освещая расходящимся пучком лучей с апертурным углом, близким к апертурному углу оптического элемента, установленного первым, регистрируют этот сигнал à, à íà его выходе формируют параллельный пучок лучей, регистрируют сигнал

Ь от сфокусированного вторым оптическим элементам потока фотоприемником, по полученным результатам определяют оптические параметры, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа за счет уменьшения числа оптических элементов, после операции измерения сигнала с фотоприемника после пропускания излучения через первый и второй элементы устанавливают за первым оптическим элементом плоское зеркало перпендикулярно оптической оси, а фотоприемник устанавливают перед первым оптическим элементом в ходе отраженного от зеркала излучения, регистриру5 ют сигнал с с фотоприемника, заменяют первый оптический элемент вторым, регистрируют сигнал d, а оптические параметры

r> и tz — коэффициенты пропускания первого и второго оптических элементов соответ10 ственно и р — коэффициент отражения зеркала определяют из математических выражений

«" У с, vc o

P ц

2. Способ по п,1, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности, повторяют операцию измерения излучения на входе перед каждой последующей операпри этом а — сигнал от потока излучения на входе при последовательной установке двух

30 оптических элементов; az и аз- при установке зеркала соответственно за первым оптическим элементом и за вторым.