Способ измерения рабочего отрезка оптической системы Советский патент 1986 года по МПК G01M11/00 

Мзобретение относится к измерительной технике и может быть иcпoJJГJ- зовано для измерения величины рабочего отрезка оптической системы.

Целью fi3o6peTeHMe является упрощение процесса измерения рабочего отрезка оптической системы,

На фиг, 1 представлена схема, по которой осуществляется способ измерения рабочего отрезка оптической сис- темь 3 сходящемся пучке; на фиг. 2 -- скекз- способа в расходящемся пучке; на фиг., 3 - устройство для измерения рабочег о отрезка.

Способ ртзмерения рабочего отрезка оптической системы заключается в создании оптической системой сходящегося в фокусе светового пучка и И змерении фототока в двух точках, находящихся на известном расстоянии от последней поверхности оптической системы (фиг. 1 и 2).

Устройство для осуществления способа (фиг. 3) содержит последовательно закрепленные на основании 1 осветитель 2, исследуемую оптическую систему 3, фотоприемники Ф. и Ф , сме- 1ценные по разные стороны оптической оси системы.

Устройство работает следующим iобразом.

Осветитель 2 проектирует параллельный пучок-света на исследуемую оптическую систему 3, которая фокусирует свет в фокусе F , на пути схо цящегося гомоцентрического пучка рас-- поло7кены два фотоприемника Ф и Ф ,, смещенные относительно оптической оси системы таким образом,, чтобы фотоприемник Ф не препятствовал попа- даш-1ю лучей на фотоприемиик Ф. , причем светочувствительные площадки фотоприемников ориентированы пйрпенди- кулярно оптической оси систе-угы.

В точке ь (фиг. , 2) расположен точечньм источник света с силой све- fa J , Освещенность Е площа тки 3 , (образованной телесным углом : , находящейся на расстоянии с- „д, от ис- точтшка света согласно закону квад- )ата расстояний равна

- Jl

U - 2

Если последовательно измерить фо- тоток С, фотоприемником Ф , установленным на расстоянии г.. от ис- точмика света, и фототок Eg фото- лриемнико. (fJj, установленным на рас2166982

стоянии д V от точки установки первого фотоприемника Ф , и на расстоянии Г, от источника света, то

Е, ir-, г

F7

25

30

35

40

50

С т;)чки jpepMH геометрической оп-- тики лучи обладают свойством обратимости, т.е. изображение может считаться предметом. Если площадка 5 будет элементом оптической системы, имеющей фокус в точке F (там, где находится точечный источник света), то длина рабочего отрезка ,5 этой оптической системы будет

J

где Гм - установочное расстояние от вершины последней поверхности оптической системы до ближайшего фотоприемника Ф, . Подставив значение

находим

Дг

+ 4 Г+ г,

В соответствии с правилом знаков фокус г будет действительным, если Р„5 имеет знак +, и мнимым, если

PCI

с, имеет знак

Чем больше разность фототоков t, и Eg , тем точнее определяется рабочий отрезок.

Данное устройство удобно применять для контроля серийно изготовленных оптр1ческих систем, так как выбор расстояния между фотоприемниками tie обусловит необходимую для точности определения длинь f р разность фототоков Е, и Е.

Поскольку фотоприемники расположены не на оптической оси системы, а смещены от нее по разные стороны, то при точных измерениях необходимо учитывать косинус угла между перпендикуляром к светочувствительной площадке фотоприемника и направлением распространения потока, но поскольку угол мал, то косинус его стремится к единице.

Реализация способа может быть 55 талике осуществлена с помощью устройства, в состав которого входит один фотопрнемник,, установленный на механизме перемещения с известным рас

С т;)чки jpepMH геометрической оп-- тики лучи обладают свойством обратимости, т.е. изображение может считаться предметом. Если площадка 5 будет элементом оптической системы, имеющей фокус в точке F (там, где находится точечный источник света), то длина рабочего отрезка ,5 этой оптической системы будет

J

где Гм - установочное расстояние от вершины последней поверхности оптической системы до ближайшего фотоприемника Ф, . Подставив значение

находим

Дг

+ 4 Г+ г,

30

В соответствии с правилом знаков фокус г будет действительным, если Р„5 имеет знак +, и мнимым, если

PCI

с, имеет знак

Чем больше разность фототоков t, и Eg , тем точнее определяется рабочий отрезок.

Данное устройство удобно применять для контроля серийно изготовленных оптр1ческих систем, так как выбор расстояния между фотоприемниками tie обусловит необходимую для точности определения длинь f р разность фототоков Е, и Е.

Поскольку фотоприемники расположены не на оптической оси системы, а смещены от нее по разные стороны, то при точных измерениях необходимо учитывать косинус угла между перпендикуляром к светочувствительной площадке фотоприемника и направлением распространения потока, но поскольку угол мал, то косинус его стремится к единице.

Реализация способа может быть талике осуществлена с помощью устройства, в состав которого входит один фотопрнемник,, установленный на механизме перемещения с известным рас3

стоянием между его двумя крайними положениями.

Осветитель проектирует параллельный пучок света на исследуемую оптическую систему, которая фокусирует свет в фокусе Г , свет попадает на фотоприемник Ф, когда механизм перемещения находится в одном крайнем положении, который вырабатывает фо- тоток Е.

Механизм перемещения переводит фотоприемник Ф в другое крайнее положение, где последний вырабатывает фототок Е, .

Зная расстояние л г между двумя крайними положениями механизма перемещения и зная установочное расстояние г механизма перемещения до вершины последней поверхности оптической системы, вычисляют длину рабочего отрезка по формуле

г.

йг

pdS

4-ДГ t Рм

1 3

1Ег/Е,Данное устройство имеет один фотоприемник, расположенный на оптической оси системы, поэтому его светочувствительная площадка расположена перпендикулярно направлению распространения потока, т.е. точность определения длины, рабочего отрезка максимальна .

Для измерения рабочего отрезка с одинаковой точностью при различных фокусных расстояних оптических сис2166984

тем механизм перемещения может быть снабжен отсчетным устройством.

В описанных устройствах фотоприемники могут быть установлены как в 5 .сходящихся, так и в расходящихся гомоцентрических пучках. В последнем случае удобно производить измерения малых рабочих отрезков.

10

Формула изобретения

Способ измерения рабочего отрезка оптической системы, заключающийся в создании оптической системой светового пучка, измерении фототока в точке с известным расстоянием ,. от вершины последней поверхности оптической системы до этой точки, о т л и - чающийся тем, что, с целью

упрощения процесса измерения, фото- ток дополнительно измеряют во второй точке, находящейся на расстоянии йг .от первой точки, причем обе точки замера располагают в сходящемся или расходящемся световом пучке и вычисляют рабочий отрезок по формуле

t Ы f г

а J

где Е

, - фототок, измеренный в точке на установочном расстоя- - НИИ у .;

2 фототок, измеренный в точке на расстоянии fо а г

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет упростить процесс измерения. Параллельный пучок света, пройду через исследуемую оптическую систему, фокусируется ею в фокусе. На пути сходящегося гомоцентрического пучка расположены два фотоприемника, смещенные относительно .оси оптической системы так, чтобы не препятствовать попаданию лучей на них. Измеряют фототок от источника света, размещенного в точке с известным расстоянием от вершины последней поверхности оптической системы до этой точки, и во второй точке, находящейся на определенном расстоянии от первой. Приводится расчетная формула для вычисления рабочего отрезка. 3 ил. СЛ С 3 35 :о эо

Фиг.1

фиг. г

7777777777777777777// .

Фт.З

Редактор Т, Кугрышева

Составитель М. Рытов

Техред З.Па.лнй Корректор Т, Колб

Заказ 995/54Тира х 778Подписное

ВНШШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППТ1 Патент, г. Ужгород, ул„ Проектная, 4