Способ измерения фокусного расстояния объективов и устройство для его реализации Советский патент 1984 года по МПК G01M11/02 

2. Способ по П.1, отличающийся ХсЭм, что, с целью повышения точности измерения фокусного расстояния отрицательных объективов, оба световых луча, которые выходят из контролируемого объектива, предварительно направляют в афокальнолинзовую систему, а фокусное расстояние объектива вычисляют по форС

муле о5

где k - увеличени

афокально-линзовой системы.

3. Устройство для измерения фокусного расстояния объективов, содержащее источник света, светорасширитель светоделитель, концевой сферический отражатель, центр кривизны которого совмещен с фокальной плоскостью контролируемого объектива, механизм перемещения концевого отражателя вдоль и перпендикулярно оптической оси контролируемого объектива, регистратор интерференционной картины и линейную шкалу, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены дифракционная ранетка, установленная перед контролируемым объективом, и второй концевой сферический отражатель, центр кривизны которого также совмещен с фокальной плоскостью контролируемого объектива, а линейная шкала связана с механизмом перемещения концевого отражателя перпендикулярно оптической оси контролируемого объектива.

1. Способ измерения фокусного расстояния объективов, заключающийся в том, что формируют коллимированный пучок света, делят его на два световых луча, направляют один световой луч в контролируемый объектив, направляют в строго обратном направлении оба световых луча,обеспечивают интерференцию возвратившихся световых лучей, определяют положение фокальной плоскости объектива по появлению светлого поля интерференционной картины, а затем производят вычисление фокусного расстояния, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения фокусного расстояния положительных -Объективов, второй световой луч направляют в контролируемый объектив, при этом оба световых луча направляют в контропируемьй объектив под заданным углом друг к другу и симметрично относительно оптической оси объектива, измеряют расстояние между точками пересечения световых лучей, которые выходят из контролируемого объектива, с фокальной плоскостью объектива- и вычисляют.фокус(/} ное расстояние о5 объектива по Р где В - расстоформуле. ,, ot - яние между точками пересечения световых лучей, которые выходят из контролируемого объектива, с фокальной плоскостью объектива, cL - угол меж- , ду световыми лучами, направленными 00 в контролируемый объектив. СП 4

Изобретение относится к контроль но-измерительной технике, а именно к способам измерения фокусного расстояния объективов и устройствам для их реализации. Известен способ измерения фокусного расстояния объективов, закл чающийся в том, что измеряют угловой размер отрезка шкалы, распо ложенной в фокальной плоскости конт ролируемого объектива, а определение фокусного расстояния производят по формуле f ., , где ро 12 0 I - линейный размер отрезка шкалы, oL - угол, под которым виден этот отрезок из главной точки контролиру емого объектива 1. Устройство, реализующее данный способ, содержит зрительную трубу, линейную шкалу, установленную в фокальной плоскости контролируемого объектива, и датчик углового переме щения, связанный либо со зрительной трубой, либо с контролируемым объек товом и шкалой 1. Недостатком указанного способа, а следовательно, и устройства для его реализации является невысокая точность измерения из-за существенной величины ошибок, возникающих вследствие установки шкалы в фокаль ной плоскости контролируемого объектива и, наведения зрительной трубы на штрихи шкалы. Kpcwe того, способ не позволяет измерять фокусное расстояние отрицательных объективов. Наиболее близким к изобретению является способ измерения фокусного расстояния объективов, заключающийся в том, что формируют коллимированный пучок света, делят его на два световых луча, направляют один световой луч в контролируемый объектив, направляют в строго обратном направлении оба световых луча,обеспечивают интерференцию возвратившихся световых лучей, определяют положение фокальной плоскости объектива по появлению светлого поля интерференционной картины, а затем производят вычисление фокусного расстояния 2. Устройство, реализующее этот способ, содержит источник света, светорасширитель, -светоделитель, концевой сферический отражатель, центр -кривизны которого совмещен с фокальной плоскостью контролируемого объектива, механизм перемещения концевого отражателя вдоль и перпендикулярно оптической оси контролируемого объектива, регистратор интерференционной картины и линейную шкалу 22. Однако и данный способ измерения фокусного расстояния объективов а следовательно, и устройство для его реализации характеризуются низкой точностью измерения, обусловленной главным образом большой погрешностью нахождения положения задней узловой точки контролируемого объектива и большой сложностью измерения расстояния между задней узловой точкой контролируемого объектива и центром кривизны концевого сферического отражателя. Цель изобретения - повышение точности измерения фокусного расстояния положительных и отрицательных объективов. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения фокусного расстояния объективов,при контроле положитель-ных объективов, второй световой луч направляют в ко тролируемый объектив, при этом оба световых луча направляют в контролируемый объектив под заданным углом cL друг к другу и симметрично отнорительно оптической оси объектива, измеряют расстояние J между точками п ресечения световых лучей, которые выходят из контролируемого объектива, с фокальной плоскостью объектива, и вычисляют фокусное оасстояние -.Е fp объектива по формуле; j ---jj- . а при контроле отрицательных ооъективов, кроме того, оба световых луча, которые выходят из контролируемого объектива, предварительно направляют в афокально-линзовую систему а фбкусное расстояние объектива выIг -t числяют по формуле,р/у об 2 К - увеличение афокально-линэовой системы. Указанная цель достигается также путем снабжения известного устройств для измерения фокусного расстояния объективов дифракционной решеткой, установленной перед контролируемым объективом, и концевым сферическим отражателем, центр .кривизны которого совмещен с фокальной плоскостью контролируемого объектива, а линейная шксша связана с механизмом перемещения концевого отражателя перпендикулярно оптической оси контролируемого объектива. На фиг,1 представлена схема измерения фокусного расстояния положи -.. тельных объективов согласно предлагаемому способу; на фиг.2 - то же, отрицательных объективов. Оба устройства содержат следующие общие элементы: источник 1 света, например лазер, светорасширитель состоящий из линз 2 и 3, светоделитель 4, например полупрозрачную пластину, дифракционную решетку 5, контролируемый объектив б, концевые сферические отражатели 7 и 8, центр кривизны которых совмещен в фокальной плоскости объектива 6, механизм 9 перемещения концевого сферического отражателя 7 перпендикулярно оптической оси контролируемого объектива б, линейную шкалу 10 и регистратор 11 интерференционной картины. Вместо линейной шкалы 10 с целью повьшения точности измерения фокусно го расстояния объективов может быть использовано любое средство измерения линейного перемещения-механизма 9 . При контроле отрицательных рбъективов устройство дополнительно снабжено афокально-линзоной системой, состоящей из объективов 12 и 13 (фиг.2). Измерение фокусного расстояния осуществляется следующим образом. Источник 1 света направляет световой поток в линзу 2 светорасширителя. Дройдя линзу 2 светорасширителя, светоделитель 4 и линзу 3 светорасширителя, коллимированный пучок света падает на дифракционную решетку 5 , на которой он дифрагирует на световые лучи О, tl, t 2 и т.д. по- . рядков дифракций, направленные под углами соответственно О, /э , ±2 и т.д., относительно начального направления в контролируемый объектив б. Дифрак1ционная ретдетка 5 выполнена таким образом, что, например, в t1-ых порядках дифракции сосредоточено основное количество световой энергии, в результате взаимодействия дифрагированных световых лучей с контролируемым объективом б все они собираются в задней фокальной плоскости объектива 6, но каждый в своей точке, которые удалены от точки, образованной световым лучом 0-го порядка дифракции, на расстоянии я о5 -фокусное расстояние контролируемого объектива б, |51 - угол отклонения светового луча т -го порядка дифракции от светового луча 0-го порядка дифракции . Так как на пути световых лучей, например, ±1-го порядка дифракции, вышедших из объектива б, установлены концевые сферические отражатели 7и 8 соответственно, причем таким образом, что центр.кривизны их отражающих поверхностей совмещен с точкой пересечения соответствующего светового луча с фокальной плоскостью объектива б, то указанные лучи направляются концевыми отражателями 7 и 8в строго обратном направлении. Отраженные от концевых отражателей 7 и 8 световые лучи таким образом вновь претерпевают взаимод ейс1вие с контролируемым объективом б, а затем с дифракционной решеткой 5, на которой они дифрагируют и интерферируют друг с другом. Интерферирующее световые лучи направляются далее линзой 3 светорасширителя на светоделитель 4, отразившись от которого они попадгиот в регистратор 11 интерференционной картины. При точном совмещении центров сферических поверхностей концевых отражателей 7 и 8 с точками пересечения соответствующего дифрагированного светового луча с фокальной плоскостью контролируемого объектива б в регистраторе 11 наблюдается светлое поле, т.е. бесконечно широкая интерференционная полоса. При таком положении концевых отражателей производят с п мощью шкалы 10 измерение расстояния между центрами кривизны их сферичес ких отражающих поверхностей, т.е. расстояние I, которое соответствует в нашем случае L. + L, Зная угол с(. между световыми лучами tl-ro порядка дифракции, который соответствует j + f ,определяют фокусное расстояуи е f объектива по формуле; 5 24 f К Способ измерения фокусного расстояния отрицательных объективов несколько отличается от способа измерения положительных объективов. Это отличие заключается в следующем 1.ФИГ.2). При падении коллимированных световых лучей на отрицательный объектив точки пересечения их с фокально плоскостью объектива являются мнимы ми, поэтому для получения их действительного изображения использована афокально-линзовая система. Наиболее оптимальным является ис пользование афокально-линзовой системы с увеличением . При исполь зовании увеличения большего -1 {по абсолютному значению) диапазон изме ряемых фокусных расстояний уменьшается, а габариты устройства увешичиваются. При использовании увеличения меньшего 1 (по абссшютному значению) диапазон измеряемых фокусных расстояний хотя и увеличивается, но требования к точности датчика линейного перемещения (линейной, шкалы) и точности установки концевых отражателей повышаются в (-//К) раз. Таким образ см,- дифрагированные световые лучи, вышедшие из контролируемого отрицательного объектива б, попадают в афокально-линзовую систему, состоящую из объективов 12 и 13, а затем собираиются в соответствуюгдах точках аналогично как при измерении фокусного расстояния положительных объективов. Зная увеличение К афокально-линзовой системы, фокусное расстояние fjj5 отрицательных объективов определяют по формуле f г «. х, 0 Ч Предлагаемое изобретение позволяет создать на его базе прецизионные измерительные устройства для контроля фокусного расстояния как положительных, так и отрицательных объективов с точностью выше, чем 0,02 и 0,03% соответственно.