Устройство для измерения качества изображения объективов

,56) АвторсВ 712721,Патенткл,601 В 9 ИЗМЕРЕНИЯ КАОБЪЕКТИВОВ етение относится ьной технике, а измерения качевов и оптических ения: устройство ения, модулятор, в виде узкой щели тра бдиф. кружка ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Бюл. М 23твенный институт приклад альскии2(088,8)ое свидетельство СССл, б 01 М 11/02, 1978США М 3447874,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИЯ (57) Использование: изобр к контрольно-измерител именно к устройствам для ства изображения объекти систем. Сущность изобрет содержит источник излуч конденсатор, тест-обьект с шириной меньше диаме Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, а именно к устройствам для измерения качества изображения объективов и оптических систем.Известно устройство для измерения качества изображения объективов, содержащее последовательно расположенные вдоль оптической оси источник излучения, модулятор, конденсор, тест-объект, например щель, коллимационный объектив, фокус которого совмещен со щелью, испытуемый объектив и фотоэлектрический микроскоп, плоскость предметов которого совмещена с фокальной плоскостью измеряемого обьектива, а в плоскости изображений расположена фоточувствительная рассеивания измеряемого объектива, выполненной на прозрачной пластине с зеркальным покрытием на обращенной к измеряемому объективу стороне пластины, установленной под углом 450 к оптической оси измеряемого объектива, За щелью расположены испытуемый объектив и плоское автоколлиматорное зеркало, перпендикулярное оптической оси испытуемого объектива, Проекционная система установлена оптической осью перпендикулярно оптической оси испытуемого объектива, Щель проходит через точку пересечения оптических осей испытуемого объектива и проекционной системы, перпендикулярно этим осям. Щель, проекционная система и фотоприемник, расположеный на общем основании, выполненном с возможностью перемещения вдоль оптической оси проекционной системы, при этом основание снабжено устройством для измерения его линейного перемещения. 2 ил. площадка фотоприемника. Выход фотоприемника соединен через усилитель с регистрирующим прибором.Недостатком известного устройства является недостаточная точность измерений, что связано с влиянием на результат измерений качества изготовления коллимационного объектива, точности установки тест-объекта в фокусе коллимационного обьектива, качества изображения микроскопа и точности аттестации всех перечисленных узлов по качеству изображения.При контроле длиннофокусных объективов габариты устройства становятся большими, что усложняет конструкцию устройства (фокусное расстояние коллима5 10 15 20 25 35 40 45 50 55 тора должно в несколько раз превосходить фокусное расстояние измеряемого объектива).Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения качества изображения объективов, содержащее последовательно расположенные на одной оптической оси источник излучения, конденсор, модулятор, выполненный в виде радиально расположенных прозрачных и непрозрачных участков одинаковой ширины, и систему переменного увеличения, проектирующую участок модулятора в свою плоскость изображений. Испытуемый объектив установлен за системой переменного увеличения, при этом его фокальная плоскость совмещена с плоскостью изображений этой системы. За испытуемым объективом перпендикулярно его оптической оси установлено плоское автоколлимационное зеркало. Между системой переменного увеличения и ее плоскостью изображений под углом 45 к оптической оси этой системы установлен полупрозрачный светоделитель, отражающий пучок излучения после автоколлимационного зеркала перпендикулярно оптической оси системы переменного увеличения. Система переменного увеличения через измеряемый объектив, автоколлимационное зеркало и светоделитель оптически сопряжена с проекционной системой, оптическая ось которой перпендикулярна оптической оси измеряемого объектива, Плоскость предметов проекционной системы совпадает с фокальной плоскостью измеряемого объектива, а в плоскости изображений расположена анализирующая щель и за ней фоточувствительная площадка приемника излучения. Приемник излучения через фильтр низких частот соединен с усилителем переменного электрического сигнала с приемника и далее с регистрирующим прибором. Механизм изменения увеличения системы переменного увеличения механически связан с набором сопротивлений, предназначенных для изменения коэффициента усиления усилителя электрических сигналов с целью компенсации влияния дефектов системы переменного увеличения и светоделителя на точность измерений,Устройство обладает минимальными габаритами, так как автоколлимационное плоское зеркало очень незначительно увеличивает длину всего устройства. Благодаря тому, что пучок излучения дважды проходит измеряемый объектив, чувствительность устройства по прототипу по сравнению с чувствительностью аналога увеличивается. При этом более точно можно определить не только качество измеряемого объектива, но и положение плоскости наилучшего изображения.Основным недостатком известного устройства являются сложность системы переменного увеличения с устройством компенсации влияния на качество изображения погрешности изменения увеличения, а также наличие установленной в сходящемся пучке лучей светоделительной системы (кубика), что не только усложняет конструкцию, но и снижает точность измерений.При контроле светосильных объективов (с относительным отверстием ОЯ = 1;2 и более) аберрации светоделителя кубика) и системы переменного увеличения могут приводить к столь значительному изменению контраста изображения, что его точная компенсация становится трудновыполнимой, Кроме этого, как следует из конструкции известного устройства, при аттестации настройке) устройства используется установленное в плоскости изображений системы переменного увеличения плоское зеркало. При этом ход лучей в кубике, отраженных от этого зеркала, не совпадает с ходом лучей, отраженных от автоколлимационного зеркала за измеряемым объективом, что также не может быть компенсировано известным устройством,Таким образом, точность измерения функции передачи модуляции (ФПМ) на известном устройстве, особенно при контроле светосильных объективов для высоких пространственных частот, оказывается недостаточной, Во многих случаях только частотные характеристики измеряемой системы т.е. функция передачи модуляции -ФПМ системы) оказываются недостаточными для описания качества изображения этой системы и требуется измерить значения распределения энергетической освещенности в плоскости изображения системы от элементарного тест-объекта, т.е, требуется измерить функцию рассеяния линии (ФРЛ) или точки (Ф РТ) контролируемой системы,Для пересчета измеренных с помощью известной системы частотных характеристик ФПМ в ФРТ или ФРЛ требуется измерить частотные характеристики для большого числа пространственных частот, т,е. диапазон изменения увеличения системы переменного увеличения должен быть большим, что не только усложняет конструкцию, но и увеличивает трудоем. )сть измерений.Наличиев ходе светового пучка лучей полупрозрачного светоделителя являетсяскость предметов которой совмещена с 20 30 40 фиг,2 - вид А на фиг.1 50 источником больших световых потерь не менее 75 потока излучения теряются на светоделителе).Цель изобретения - повышение точности измерений, упрощение конструкции устройства, снижение трудоемкости измерений и уменьшение световых потерь в устройстве для измерения качества изображения объективов.Цель достигается тем, что в устройстве для измерения качества иэображения объективов, содержащем последовательно установленные на оптической оси перед испьтуемым объективом источник излучения, конденсор, модулятор, установленный под углом 45 к оптической оси конденсора светоделитель, за испытуемым обьективом - зеркало, а в ходе отраженного от светоделителя луча - проекционную систему, плофокальной плоскостью испытуемого объектива, усилитель и регистрирующее устройство, светоделитель выполнен в виде прозрачной пластины, на обоащенной к испытуемому объективу стороне которого выполнено зеркальное покрытие, совпа ающее с точкой пересечения оптических осей испытуемого объектива и проекционной систем: и плг ск":сть; предметов проекционной системы, на зеркальной поверхности пластины выполнена прозрачная щель с шириной, меньшей диаметра кружка рассеиьания измеряемого объектива, между усилителем и регистрирующим устройством подключено вычислительное устройство, а светоделительная пластина, проекционная система и фотоприемник размещены на обгцем основании, .установлен,:ом с возмокностью перемещения вдоль оптической оси проекционной системы, ьыход которого соединен с вычисли 1 ел ьн ы м устройством.На фиг,1 представлена схема устройства для измерения качества объективов; на Ис 1 очник 1 излучения установлен на оптической оси устройства. На этой же оси установлен конденсор 2 и модулятор 3, В: плоскости изображения конденсора 2 расположена узкая щель 4 (тест-обьект), выполненная на зеркальной поверхности светоделительной пластины 5, Пластина 5 установлена под углом 45 к оптической оси конденсора 2, и,.и этом щель 4 проходит через то 1 ку г.ересечения оптической оси конденсора с зеркальной плоскостью пластины 5 перпендикуляоно оптической оси конденсора 2. На одн; й оптической оси с конденсором",. расположен испьтуемый объектив 6, фокальная плоскость которого 5 10 15 совмещена с щелью 4. За испытуемым объективом 6 перпендикулярно его оптической оси установлено плоское автоколлимационное зеркало 7, Проекционная система 8 расположена оптической осью перпендикулярно оптической оси испытуемого объектива 6 и конденсора 2, при этом оптическая ось системы 8 пересекает щель 4 под прямым углом, а плоскость предметов системы 8 совмещена с щелью 4 и оптической осью конденсора 2 и испытуемого объектива 6, В плоскости изображений проекционной системы 8 расположен фото- приемник 9, выход которого соединен с входом усилителя 10 электрических сигналов, Выход усилителя 10 соединен с входом вычислительного устройства 11 и далее с регистрирующим устройством 12.Светоделительная пластина 5, проекционная система 8 и фотоприемник 9 установлены на общем основании 13, выполненном с возможностью поступательного перемещения вдоль оптической оси проекционной системы 8, Устройство 14 для измерения линейных перемещений основания 13 своим выходом соединено с входом вычислитель: .:.; уст;.о:.ства 11 и далее с регистрирующим устройством 12. Между линзэмлг ,де:сора с. может быль устанд:- лен све гофильто 1 Ь, выдеющий излучение с требуемым спектральным составом.УстроЙство работает следующим об,а зом,Источник 1 излучения направляет излучение .ерьз ке,.денсор 2 на тест-объект щель 4, Лгжду кондесором 2 и исгочником 1 расположены непрозрачныэ лопасти ;лодулятор:" 3. ьрашающиеся с постоянной ск ростью.ель ч лмеет ширину, определяемуго диаметре.л кружка рассеивания измеряемого объектива. Для объективог высокого качества диаметр кружка рассе:. - вани 5. оп сдэляется только дифракцией излучения на апертурной диафрагме измеряе:, иго объектива и вычисляется по фп ру,(р244 л 1бдифргде А - длина волны излучения;" - фокусное расстояние измеряемого объектива;В - диаметру апертурной диафоагмы измеряемого объектива.В этом слу ае ширина щели б должна быть пр,близительно равна 0,2 бдиф С учетом наклона пластлны 5 по отношению к опзнеской оси измеряемого объектива нагол 45 эффективная ширина щели в фоальн.й плоскости измеряемого объектива1742663 45 50 Составитель Э; Ковальский Редактор Н, Лазаренко Техред М.Моргентал Корректор В, Гирняк Заказ 2278 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101