Способ измерения дисторсии оптических систем

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИСТОРСИИ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ(57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повыситьточность измерений. Исследуемую оптическую систему 8 размещают в схемерегистрации между шероховатой пластиной 3 и фотопластинкой 4. Дваждыосвещают пластину 3 лазером 1, смещаяее между экспозициями поперек оптической оси системы 8. При расшифровке полученную после фотохимическойобработки пластинки 4 спекл-фотографию сканируют лазерным лучом, измеряяшаг и наклон интерференционных полосв дальней зоне, По полученным значехни ер и фили- СР, 198 птические измерекола, 1981,ниям и дистор ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Новосибирский электротческий институт(56) Применение спекл-интерметрии для контроля качествмышленных изделий. Методичетериалы. Горький: Горьковскал ВНИИНМАШ Госстандарта Сс. 11-23, 53-68.Афанасьев В,А. Ония. - М,: Высшая шс. 197-198,еренных величин определяют ию оптической системы 8. 2 илИзобретение относится к измерительной технике и может быть исполь Устройство 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 10 нга, возникающих на экране 7,По данным сканирования определяют поле перемещения спекл-структур на спекл-фотографии, используя Форму- лы а 1.ПЬ впу; сов д,зовано для измерения дисторсии оптических систем.Цель изобретения - повышение точности измерений,На фиг.1 приведено устройство для регистрации спекл-фотографий; на фиг,2 - устройство расшифровки спекл. фотографий.Устройство (фиг,1) регистрации спекл-фотографий состоит из лазера 1, микрообъектива 2, плоской пластины 3, закрепленной на столике, обеспечивающем ее микроподвижку, и пластинкиУстройство (фиг.2) расшифровки спекл-фотографий 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 1 Онга.Тестируемую оптическую систему 8 помещают в схему регистрации между плоской пластиной 3 и Фотопластинкой 4 так, что на последней возникает сфокусированное изображение пластины 3. где а - длина волны лазера 5",Ь - расстояние от спекл-фотографии б до экрана 7 (фиг,2);Ь и ( - шаг и наклон полос Онга;5 Б и Ч - декартовы компоненты векторасмещения спекл-структур нафотографии,Теоретический анализ и экспериментальные исследования показывают, что1 О поле перемещения спекл-структуры(2)с 1 М 1 + ЧЧ = МЧ + -ус 1 г ггде 11 - масштаб иэображения;20г= х+у - радиус-вектор текущей точки спекл-Фотографии с началом на оптической осиобъектива 8;и Ч - декартовы компоненты поля 25перемещений пластины 3;х и у - координаты текущей точкиспекл-фотографии.Из формулы (2) видно, что функциюмасштаба М=-М(г) можно восстановитьпо любому из двух этих уравнений,1 ри этом удобно, чтобы сдвиг пластины 3 между экспозициями осуществлялся так, чтобы одна из компонент поля(11, Ч) был нулевой. Пусть сдвиг осуществляется по оси ОХ (Ч=О), тогда 35из второй Формулы (2) получаем правило для определения Функции масштаба:1 ( ЧгМ(г) =, М(о) +--- Йх. (3)11 1 ху 40оАбсолютное изменение длины отрезка, начинающегося на оптической оси, вызванное дисторсией оптической системы, подсчитывается по ФормулеФ - Ф =(М(г) - М(о с 1 г, (4)оИз решения уравнения с учетом формулы (1) - (3) получаемх50 11 1 = --- (зхп ср --- сов ср ) - 2МЧЬ УП р и м е р, Рассмотрим измерениедисторсии объектива КОМ. Объектив помещают в схему регистрации 55 (фиг.1), где в качестве лазера 1 используют ОКГ ЛГ, в качестве пластины 3 - дюралевую пластину размером 100 х 100 мм. На фотопластинку 4275248 где Ь,у шаг и наклон интерференционных полос соответстх, у Мо ВНИИПИ Заказ 6551/31 Тираж 778 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4(ЛОИ) регистрируют два положения пластины 3, отличающиеся сдвигом по оси ОХ на 50 мкм. Затем фотопластинку проявляют, фиксируют, промывают и высушивают. Полученную таким обра зом спеКл-фотографию помещают в схему расшифровки (фиг.2). Сканирование спекл-фотографии осуществляется в узлах квадратной сетки шага 5 мм, размером 8 х 8 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 П и Ч, а по форму - ле (3) - изменение масштаба. Функцию масштаба М(г) аппроксимируют по 20 методу наименьших квадратов параболой вида М(г) = М(о) (1 + р г ) (5) при этом значения параметров М(о) 25 и ш определяются по данным экспериментов и составляют М(о) = 0,67;Р = ,0,35 ф 0,05) 10 мм . Абсолют - ное изменение длины отрезка Е определяется по формулам (4) и (5) и 30 имеет видР - Р = р,Е = 0,000035(ММ) (6) Например, для отрезка 1 = 10 мм из выражения (б) следует350,035 мм. Формула изобретения Способ измерения дисторсии оптических систем, включающий операции 40освещения эталонного объекта и регистрации его изображения через испытуемую оптическую систему, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности, в качестве объекта используют шероховатую пластину,освещение которой осуществляют когерентным источником дважды, причеммежду экспозициями осуществляютсдвиг шероховатой пластины поперекоптической 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 д 2 а 1 х--- (з 1 п ( -- сов) - 1,1 оу 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=О;значение сдвига шероховатой пластины между экспозициями.