Способ измерения оптических параметров оптических элементов и систем

(ям 8 01 М 11/О Е ЬСТВУ 1Я ОПТИЧЕСКИХ СКИХ ЭЛЕМЕНическому испольэо" и технике пропускав отражеия коэффици, заключаюют объектив нным пучком обратном наимационным ий на объекГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИ(71) Государственный институт прикладной Оптики(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИПАРАМЕТРОВ ОПТИЧЕТОВ 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 опприборостроению и может бытьвано в контрольно-измерительнодля измерения коэффициентовния объективов и коэффициентония плоских зеркал,Известен способ измеренента пропускания объективащийся в том, что освещарасходящимся диафрагмировалучей, отражают этот пучок вправлении плоским автоколлзеркалом, разделяют падающ 1767376 А 1 контролируемых 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 излучениевторым 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 светоделителем. Затем фокусируют излучение на чувствительную площадку фотоприемника 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 дополФ аг ния на е двух еркала миза изме- веденительных измерений коэффициентов отражения зеркал другими способами и на других установках и неизбежно вносит дополнительные погрешности а измерения.Другим недостатком известного способа является наличие в ходе пучка лучей полупрозрачной светоделительной пластинки, на которой теряется более 75; потока"излучения.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ измерения оптических параметров оптических элементов и систем 2, 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 установленного первым объектива, регистрируют при этом сигнал а, а ка его выходе формируют параллельный пучок лучей, регистрируют сигнал Ь от сфокусированного вторым объективом потока фотоприемником, После операции измере, ния сигнала с фотоприемника после пропускания излучения через первый и второй объективы устанавливают на оптической оси вместо первого объектива третий объектив, формируют ка его выходе параллельный пучок лучей и регистрируют фотоприемником сигнал с, устанавливают на оптической оси вместо второго объекти- ва первый объектив и регистрируют фотоприемником сигнал б от сфокусированного первым объективом потока, По полученным результатам определяют оптические параметры всех трех объективов по формулам Основным недостатком известного способа является его сложность, что связано с необходимостью контроля не менее трех объективов, Во 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 (коллиматор) для его аттестации. Для контроля и настройки коллиматора в большинстве случаев используетсяя плоское автоколлимационное зеркало. Изготовить дополнительно третий объектив для контроля известным способом крайне трудоемка и сложно.5 10 15 20 25 30 35 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 обьективом плоское зеркало перпендикулярно оптической оси, а фотоприемник устанавливают перед первым объективомвходе отраженного от зеркала излучения, регистрируют сигнал сс фотоприемника, заменяют первый объектив вторым, регистрируя сигнал б, а оптические п араметры г 1, юг - коэффициенты пропускания первого и второго объективов соответственно и р - коэффициент отражения зеркала определяют из следующих выражений; ФЬ с Фьгга б аг сс 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 1, г и р определяют по формулам при этом а 1 - сигнал от потока излуче входе при последовательной устаноа объективов, аг и аз - при установке 3 соответственно за первым объектив вторым.На чертеже показаны оптическа рительная схема и ход лучей при пр нии измерений.Изобретение осуществляется следующим образом.Берут в качестве контролируемых два положительных объектива с коэффициентами пропускания г 1 и г 2 и плоское зеркало 3 с коэффициентом отражения ф, приблизительно одинакового диаметра. Объективы 1 и 2 размещают в ходе пучка лучей последовательно на одной оптической оси между апертурной диафрагмой 4 с установленной . 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 объективами 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 фокуса фокусирующей системы 5 размещают чувствительную площадку фотоприемника 6 и регистрируют сигнал а, пропорциональный потоку излучения, поступающему на вход системы из объективов 1 и 2. Переустанавливают фотоприемник 6 чувствительной площадкой вблизи фокуса объектива 2 и регистрируют сигнал Ь, пропорциональный потоку излучения после объективов 1 и 2,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 излучения соберется в фокальной плоскости этого объектива на расстоянии Ь= 2 1 ф ща от построенного фокусирующим объективом 5 (с фокусным расстоянием 1 ф ) изображения используемого источника излучения (не показан), 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, пропорциональном потоку излучения, дважды прошедшему объектив 1),Повторяют вышеуказанные операции при установке между фокусирующим объективом 5 и плоским зеркалом 3 контролируемого объектива 2 и регистрируют сигнал б, пропорциональный потоку излучения после двухкратного прохождения объектива 2 и отражения от зеркала 3.При проведении измерений установленный за фокусирующей системой 5 контролируемый объектив освещают пучком лучей с апертурным углом Оф, близким капертурному углу О контролируемого объектива, при этом ОфО (1),Оф=агсщ - .т.; (2),О=агс 1 а - " - ,(3)ф т контр.5 где Оа - диаметр апертурной диафрагмы 4,Осе. - световой диаметр контролируемогообъектива, 1 контр. - его фокусное расстояние.Если фокусные расстояния объективов10 1 и 2 значительно отличаются друг от друга,то при смене необходимо перед проведением измерений установить диаметр О апертурной диафрагмы 4, обеспечивающийвыполнение условия (1).15 По результатам измерений с учетомдвухкратного прохождения потока излучения через контролируемый объектив получаем систему уравнений с тремянеизвестными величинами т 1, т 2 и р.20 Ь- = Т 1 Тга1Я е (4) 25 бЯаРешая полученную систему уравнений,получаемсГДля увеличения точности измерений за 35 счет уменьшения влияния нестабильностиисточника излучения операцию измерения потока излучения на входе в контролируемые системы осуществляют перед каждым измерением величин Ь, с, б, при этом реги стрируют сигналы а 1, аг, аз соответственно.коэффициенты пропускания г 1 и т 2 объективов и коэффициент отражения р зеркала 3 определ рмулам 45 0 ении системы уравнеолученным приий Ь- = 71 тга 1Ра 25 (11) ание указанного способаростит измерение оптиче Испол ьззначительно1767376 8 цией, т,г 2 и р определяют по формулам при этом а 1 - сигнал от входе при последовател О оптических элементов;ке зеркала соответстве ческим элементом и за потока излучения на ьной установке двух а 2 и аз - при установнно за первым оптивторым. Составитель Э,КовальскийТехред М,Моргентал Корректор Редактор ковецкая Заказ 3543 ВНИИПТираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужго д, ул,Гагарина, 1 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. формул а из о бр ете н ия 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 а, а на его выходе формируют параллельный пучок лучей, регистрируют сигнал Ь от сфокусированного вторым оптическим элементом потока фотоприемником, по полученным результатам определяют оптические параметры, о т л и ч а ю щ и й с я 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, регистриру ют сигнал с с фотоприемника, заменяютпервый оптический элемент вторым, регистрируют сигнал б, а оптические параметры т 1 и т 2 - коэффициенты пропускания первого и второго оптических элементов соответ ственно и р - коэффициент отражениязеркала определяют из математических выраженийф У с, 4 Ьб,/с ОР --2. Способ по п,1, отл ича ю щи й с ятем, что, с целью повышения точности, повторяют операцию измерения излучения на входе перед каждой последующей опера