Автоколлимационный способ измерения фокусного расстояния


 


Владельцы патента RU 2531555:

Открытое акционерное общество "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" (RU)

Способ включает использование автоколлимационного плоского зеркала, установленного перед последней по ходу лучей от фокальной плоскости оптической поверхностью объектива. В одной плоскости, близкой к фокальной, вместе с источником излучения устанавливают матричный приемник излучения с устройством визуализации, приводят автоколлимационное изображение источника излучения, отраженное от плоского зеркала, в плоскость матрицы приемника излучения, перемещают жестко скрепленную сборку источник-матричный приемник в направлении к объективу или от него. Наблюдая на устройстве визуализации изображение источника, находят фокальную плоскость по одному из известных критериев качества изображения источника. По установленному перпендикулярно оптической оси объектива оптическому рельсу передвигают в крайнее положение по полю зрения сборку источник - матричный приемник, поворотом плоского зеркала приводят автоколлимационное изображение источника в плоскость матричного приемника, измеряют линейное смещение сборки относительно оптической оси d и угол поворота автоколлимационного зеркала A и находят фокусное расстояние объектива f′=d/tgA. Технический результат - упрощение измерения фокусных расстояний длиннофокусных объективов. 1 ил.

 

Существует множество различных способов измерения фокусного расстояния, часть из которых можно отнести к автоколлимационным способам. Одним из таковых является способ М.М.Русинова (Афанасьев В.А. Оптические измерения. М., Высшая школа. 1981 г., стр.146,47), который предусматривает измерение фокусного расстояния путем нахождения двух автоколлимационных изображений при двух разных положениях автоколлимационного прибора, двух разных зеркалах (вогнутого и плоского) и измерения расстояния между двумя положениями автоколлимационных изображений, расположенных на оптической оси объектива. Однако данный способ предусматривает наличие двух точных зеркал, качество которых не должно влиять на качество измеряемого объектива, кроме того, настройка вогнутого зеркала при данном способе весьма трудоемка. Дополнительно требуется наличие автоколлимационного прибора, который сам по себе является дорогостоящим инструментом. Кроме этого, существуют объективы, где этот способ не может быть принципиально использован. Другая часть способов измерения фокусного расстояния основывается на использовании коллиматоров. При измерении фокусных расстояний длиннофокусных объективов требования к коллиматору выливаются в габариты и стоимость, которые могут себе позволить только крупные предприятия. С целью удешевления процесса измерения фокусных расстояний длиннофокусных объективов в области нечувствительности человеческого глаза, автором предложен новый автоколлимационный способ. Особенностью данного способа является использование известного способа нахождения фокальной плоскости автоколлимационным методом, предложенным автором в заявке RU 2011100518.

3. Раскрытие изобретения

В основу изобретения положена задача осуществления простого и дешевого способа измерения фокусных расстояний длиннофокусных объективов в области нечувствительности человеческого глаза. Этот способ основывается на известном способе нахождения фокальной плоскости автоколлимационным методом, предложенным автором в заявке RU 2011100518. Сущность этого способа заключается в установлении в одной плоскости, близкой к фокальной, источника излучения (3) и плоскости чувствительных элементов матричного приемника (2). На входе объектива перед первой оптической поверхностью, перпендикулярно оптической оси, устанавливают плоское зеркало (1) и создают автоколлимационную схему. Далее наблюдают изображение источника излучения с устройства визуализации изображения, захваченного матричным приемником. Для установки жестко скрепленной сборки источник-матрица в фокальную плоскость, эту сборку передвигают по оптической оси и по критерию максимальной четкости изображения фиксируют положение фокальной плоскости. Для измерения фокусного расстояния необходимо установить перпендикулярно оптической оси объектива оптический рельс и передвинуть сборку источник-матрица в крайнее по полю положение. Далее разворачивают плоское зеркало и приводят изображение источника в плоскость матрицы. Разность измеренных значений этих двух положений сборки источник-матрица (d), деленное на тангенс угла поворота плоского зеркала (А), есть фокусное расстояние объектива f'.

Осуществление изобретения

Авторский способ измерения фокусного расстояния был использован при измерении фокусного расстояния фотографического объектива с фокусным расстоянием 1800 мм и ахроматизированного в видимой области. Необходимо было измерить фокусное расстояние на длине волны 1,06 мкм. Готовых автоколлимационных приборов для данной длины волны на предприятии не было. Разработка и изготовление такого прибора заняла бы в современных условиях более года. Расчетное значение фокусного расстояния на 1,06 мкм у специалистов доверия не вызывало из-за отсутствия достоверных точных значений показателей преломления стекол, входящих в состав данного объектива. Все вышеизложенное привело автора к созданию простого способа, сущность которого видна из схемы измерения. В качестве источника использовался светодиод с длиной волны излучения 1,06 мкм, в качестве матричного приемника использовалась кремниевая ПЗС-матрица с устройством видеозахвата и визуализацией изображения. Расстояние d было измерено с неопределенностью ±0,01 мм, угол A был измерен с неопределенностью ±2 угловые секунды, это привело к результату измерения f с неопределенностью ±2 мм. Причем по результатам измерения, сомнения специалистов в достоверности рассчитанного значения фокусного расстояния подтвердились. Преимущество изобретения состоит в том, что оно позволяет простым и дешевым способом измерить фокусное расстояние объектива вне диапазона чувствительности человеческого глаза.

Способ измерения фокусного расстояния автоколлимационным методом, в котором перед последней по ходу лучей от фокальной плоскости оптической поверхностью объектива устанавливают автоколлимационное плоское зеркало, отличающийся тем, что в одной плоскости, близкой к фокальной, вместе с источником излучения устанавливают матричный приемник излучения с устройством визуализации, приводят автоколлимационное изображение источника излучения, отраженное от плоского зеркала, в плоскость матрицы приемника излучения, перемещают жестко скрепленную сборку источник-матричный приемник, в направлении к объективу или от него, наблюдая на устройстве визуализации изображение источника, находят фокальную плоскость по одному из известных критериев качества изображения источника, далее по заранее установленному перпендикулярно оптической оси объектива оптическому рельсу передвигают в крайнее положение по полю зрения сборку источник-матричный приемник, поворотом плоского зеркала приводят автоколлимационное изображение источника в плоскость матричного приемника, измеряют линейное смещение сборки относительно оптической оси (d) и угол поворота автоколлимационного зеркала (A) и по известной формуле находят фокусное расстояние объектива f′=d/tgA.



 

Похожие патенты:

Установка содержит коллиматор с тест-объектом, контролируемое изделие и измерительный блок. Тест-объект выполнен в виде перекрестия и жестко закреплен в фокальной плоскости коллиматора.

Интерферометр содержит монохроматический источник света и последовательно установленные афокальную систему для формирования расширенного параллельного пучка световых лучей, разделительную плоскопараллельную пластину, ориентированную под углом к параллельному пучку световых лучей, первое плоское зеркало с отражающим покрытием, обращенным к разделительной плоскопараллельной пластине, и установленное с возможностью изменения угла наклона к параллельному пучку световых лучей, прошедшему разделительную плоскопараллельную пластину, второе плоское зеркало, установленное с возможностью изменения угла наклона, и блок регистрации, установленный в пучке световых лучей, отраженном последовательно от первого плоского зеркала и разделительной плоскопараллельной пластины, и содержащий фокусирующий объектив и фотоприемное устройство.

Изобретение относится к области офтальмологии и направлено на обеспечение равномерного оценивания очковых линз по всему бинокулярному полю зрения, количественное оценивание условия фузии, которая является характеристикой бинокулярного зрения, что обеспечивается за счет того, что оптическую систему определяют, используя систему координат, в которой начало находится на средней точке центров поворотов обоих глазных яблок, а предмет точно определяется зрительным направлением от начала координат.

Изобретение относится к области офтальмологии и направлено на создание очковых линз, при использовании которых понижены дискомфорт и утомляемость, что обеспечивается за счет того, что при проектировании очковых линз положительная относительная конвергенция, отрицательная относительная конвергенция, положительная относительная аккомодация, отрицательная относительная аккомодация и вертикальная фузионная вергенция, которые являются индивидуальными значениями измерения, относящимися к бинокулярному зрению, определены в качестве относительных значений измерения, по меньшей мере одна или обе из положительной относительной конвергенции и отрицательной относительной конвергенции включаются в индивидуальное относительное значение измерения, причем способ содержит определение оптических расчетных значений для очковых линз путем оптимизации бинокулярного зрения при использовании в качестве функции оценивания для оптимизации функции, полученной путем суммирования функций остроты бинокулярного зрения, включающих относительные значения измерения в качестве факторов в соответствующих оцениваемых точках объекта.

Изобретение относится к области измерений и касается способа контроля параметров оптико-электронных систем (ОЭС). Способ основан на формировании изображения калиброванных источников излучения (мир) в плоскости матричного фотоприемного устройства (МФПУ), воспроизведении получаемой видеоинформации в одном из телевизионных стандартов и измерении сигналов на выходе ОЭС.

Мира содержит расположенные параллельно в ряд идентичные прямоугольные узкие штрихи NВЧ, ширина которых bВЧ равна расстоянию между ними и определяется, исходя из выражения: bВЧ=F/f0*(m+δ), где F - фокусное расстояние коллиматора; f0 - фокусное расстояние объектива оптико-электронной системы (ОЭС); m - размер пиксела матричного фотоприемного устройства (МФПУ); δ - величина, которая в кратное число раз меньше размера пиксела и равна 0,01*m<δ<0,1*m.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для локализации места повреждения оптического волокна. Согласно способу измеряют контрольную и текущую поляризационные характеристики обратного рассеяния оптического волокна.

Способ включает освещение образца, регистрацию отраженного излучения, усреднение измерений по различным точкам образца. Выбирают углы освещения образца исходя из углов наблюдения βi=αi/2, где αi - угол наблюдения i-го фотоприемника, включая αi=0.

Изобретение относится к области волоконно-оптической техники связи и может быть использовано для отбора многомодового оптического волокна для совместной работы с одномодовым оптическим передатчиком многомодовой волоконно-оптической линии передачи.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к способам контроля при сборке и юстировке высокоразрешающих оптических систем, например проекционных объективов для фотолитографии или объективов для дистанционного зондирования, которые формируют изображение на бесконечности или изображение бесконечно удаленного предмета на конечном расстоянии.

Изобретение относится к волоконной оптике, в частности к распределенным волоконно-оптическим датчикам, в которых измеряются параметры оптического волокна, находящегося под воздействием внешних физических полей. В заявляемых способах распределенного измерения двулучепреломления в оптических волокнах с сохранением поляризации в дополнение к известным, использующим три сигнала, предложено использовать четвертый сигнал. Детектирование и статистическая обработка регистрируемых сигналов реализуются средствами обработки и накопления сигналов с нулевым средним. Четвертый сигнал в виде линейно-поляризованного сигнала может вводиться в оптическое волокно навстречу зондирующему сигналу и в поляризации зондирующего сигнала. Вариантом является способ, при котором четвертый сигнал смешивается с рассеянным сигналом при его детектировании. Технический результат - улучшение пространственного разрешения, точность измерений и/или дальность (длина) тестируемого участка. 6 н. и 2 з.п. ф-лы, 13 ил.

Способ включает установку линзы на плоский буртик промежуточной части оправы, размещаемой на буртике цилиндрического отверстия основной оправы с возможностью наклона. Вращают основную оправу вокруг ее базовой оси, измеряют биение центра кривизны первой рабочей поверхности линзы относительно оси вращения, наклоняют промежуточную часть для совмещения центра кривизны первой рабочей поверхности линзы с осью вращения и фиксируют положение промежуточной части. Измеряют биение центра кривизны второй рабочей поверхности линзы относительно оси вращения, сдвигают линзу по плоской поверхности опорного буртика для совмещения центра кривизны второй рабочей поверхности линзы с осью вращения и фиксируют положение линзы в промежуточной части оправы. Оправа имеет наружную базовую цилиндрическую поверхность и плоский наружный базовый фланец, образующие базовую ось оправы, внутреннее цилиндрическое отверстие с опорным буртиком, в которое вставлена с увеличенным зазором посадки промежуточная цилиндрическая часть с плоским опорным буртиком для установки линзы. Промежуточная цилиндрическая часть сопряжена с опорным буртиком внутреннего цилиндрического отверстия по сферической поверхности. Технический результат - повышение точности центрировки за счет центрировки по обеим поверхностям линзы. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ включает установку линзы сферической рабочей поверхностью на опорный буртик цилиндрического отверстия промежуточной цилиндрической части, размещаемой на опорном буртике цилиндрического отверстия основной оправы. Измеряют биение центра кривизны первой рабочей поверхности относительно оси вращения. Разворачивают промежуточную часть оправы для совмещения центра кривизны первой рабочей поверхности с осью вращения и фиксируют ее положение. Наклоняют линзу для совмещения центра кривизны второй рабочей поверхности с осью вращения или установки её перпендикулярно к оси вращения и фиксируют положение линзы в промежуточной части оправы. Оправа имеет наружную базовую цилиндрическую поверхность и плоский наружный базовый фланец, образующие базовую ось оправы, внутреннее цилиндрическое отверстие с опорным буртиком, в которое вставлена промежуточная цилиндрическая часть с опорным буртиком для установки линзы. Внутреннее цилиндрическое отверстие промежуточной цилиндрической части выполнено с эксцентриситетом относительно своего наружного цилиндра, а внутреннее цилиндрическое отверстие основной оправы выполнено с таким же эксцентриситетом относительно базовой оси основной оправы. Технический результат - повышение точности центрировки линзы в оправе за счет центрировки по обеим поверхностям линзы. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение касается идентификации оптических волокон. Сущность заявленного решения заключается в том, что в каждое волокно оптической линии вводят оптический зондирующий сигнал. Последовательно считывают каждый указанный сигнал, прошедший через соответствующее волокно линии, и идентифицируют оптическое волокно в линии на основании полученного сигнала. При этом зондирующий сигнал для каждого волокна линии имеет неповторяющуюся последовательность оптических импульсов, которая характеризует номер оптического волокна в линии. Технический результат - автоматизация процесса идентификации оптических волокон, повышение достоверности идентификации концов оптических волокон независимо от их числа, расположения и цветовой маркировки. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Устройство может быть использовано для контроля лазерного дальномера с концентричным расположением передающего и приемного каналов. Устройство содержит входную собирающую и выходную коллимирующую оптические системы, связанные между собой волоконно-оптической линией задержки, выполненной в виде световода. Входной и выходной торцы световода расположены в фокальных плоскостях входной и выходной оптических систем соответственно. Входная собирающая и выходная коллимирующая оптические системы образованы двумя соосными менисками, обращенными вогнутостью к торцу световода и имеющими зеркальные покрытия на выпуклых поверхностях. Зеркальное покрытие мениска, расположенного первым от торца световода, выполнено в виде периферийной кольцевой зоны. По крайней мере один торец световода может быть состыкован с плоскопараллельной пластиной в непрозрачной зоне, содержащей соосную со световодом диафрагму с диаметром, меньшим диаметра световода. По крайней мере один из менисков может быть выполнен склеенным. Технический результат - создание компактного устройства с повышенной технологичностью при высоком качестве формирования лазерных пучков и упрощенной конструкцией. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 7 табл.

Комплекс предназначен для контроля и измерения параметров тепловизионных приборов. Комплекс содержит объектив, сменную миру, расположенную в фокальной плоскости объектива, фоновый излучатель, расположенный за мирой и снабженный исполнительным элементом, устройство управления, выход которого подключен к исполнительному элементу фонового излучателя, процессор температурный, выход которого подключен к входу устройства управления, устройство измерения температуры миры, выход которого подключен к первому входу процессора температурного. Сменная мира выполнена зеркальной и установлена под углом к оси объектива, обеспечивающим отражение вдоль оси объектива потока инфракрасного излучения, поступающего на миру от дополнительно введенного опорного излучателя, снабженного устройством измерения температуры опорного излучателя, выход которого подключен ко второму входу процессора температурного. Дополнительно введены первое и второе устройства измерения температуры фонового излучателя, выходы которых подключены соответственно к третьему и четвертому входам процессора температурного. Технический результат - повышение точности поддержания уровня контрастного излучения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение может быть использовано в оптических системах наблюдения, фоторегистрации, а также в голографических системах. Способ включает использование корректирующего голограммного оптического элемента, выполненного в виде цифровой голограммы. Позиционируют ПЗС-матрицу за плоскостью параксиального изображения объекта, регистрируют построенное объективом расфокусированное изображение, принимаемое за цифровую осевую голограмму изображения, с которой численно, при помощи методов цифровой голографии, послойно восстанавливают голограммные фрагменты всего изображения, после чего приводят восстановленные фрагменты изображения к одной плоскости. Технический результат - расширение области применения, повышение оперативности и качества голограммной коррекции аберраций объектива. 10 ил.

Изобретение относится к области фотометрии и касается способа учета влияния нестабильности лазера при воспроизведении и передаче единицы мощности. При проведении измерений используют два измерительных преобразователя, постоянные времени которых отличаются не менее чем на два порядка. По выходным сигналам преобразователей определяют импульсные функции измерительных преобразователей и вычисляют свертку сигнала от измерительного преобразователя с меньшей постоянной времени с импульсной функцией измерительного преобразователя с большей постоянной времени. Затем вычисляют коэффициент пропорциональности между функцией измерительного преобразователя с большей постоянной времени и результатом полученной свертки. За коэффициент передачи единицы средней мощности принимают вычисленный коэффициент пропорциональности. Технический результат заключается в повышении точности измерения в условиях нестабильного лазерного излучения. 1 ил.

Устройство для базирования линз в цилиндрических оправах предназначено для вращения оправ и измерения децентрировок оптических поверхностей линз. Устройство содержит втулку, в которой проточена базовая плоскость в виде кольца для базирования торца цилиндрической оправы линзы. Базовая плоскость в виде кольца параллельна верхней плоскости втулки, на которой закреплены при помощи пластичного материала три отдельные накладки, выполненные как параллелепипеды, боковые стороны которых являются базой для цилиндрической поверхности оправы линзы. Во втулке проточено отверстие для исключения контакта выступающих частей оптической поверхности линзы при опоре оправы линзы на базовую плоскость в виде кольца. Диаметр цилиндрической поверхности втулки выполнен с гарантированным зазором, позволяющим сдвигать линзу в оправе при помощи накладок. Технический результат - исключение неконтролируемого давления на оправу линзы и повышение точности определения децентрировки оптических поверхностей линз. 2 ил.
Изобретение относится к способу калибровки элементов внутреннего ориентирования съемочной аппаратуры космического базирования, которая включает в себя мультиспектральный и монохроматический каналы. Способ включает предварительную калибровку монохроматического канала; съемку одного и того же района земной поверхности как монохроматическим каналом, так и мультиспектральным каналами; трансформацию мультиспектрального изображения в монохроматическое; приведение трансформированного изображения к масштабу монохроматического изображения. Далее определяют смещение и разворот указанных изображений относительно друг друга. Производят уточнение углов между осями системы автономной ориентации космического аппарата и осями мультиспектрального канала с учетом полученных смещений и разворота. На основании этого определяют истинное угловое положение мультиспектрального канала в инерциальной системе координат. Технический результат состоит в повышении точности калибровки элементов внутреннего ориентирования мультиспектральной съемочной аппаратуры космического аппарата в процессе его полета по околоземной орбите. 4 з.п. ф-лы.
Наверх