Способ измерения фокусных расстояний оптических элементов и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК G01M11/00 

со ос

САЭ

to

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а конкретнее к области оптических измерений и предназначено для определения бесконтактным методом фокусных расстояний оптических элементов.

Целью изобретения является увеличение точности измерения, расширение диапазона измеряемых фокусных расстояний, автоматизация процесса измерения.

Поставленная цель достигается тем, что образуют две измерительные плоскости, перпендикулярные оптичес- кой оси на различньк эффективных расстояниях от контролируемого элемента измеряют расстояние между следами узких пучков лучей в заданных плоскостях и по измеренным расстояниям, при известном расстоянии между измерительными плоскостями, определяют задний апертурный угол, а по нему, при известном расстоянии между параллельными пучками лучей, вычисля- ют фокусное расстояние контролируемого элемента. I.

На чертеже представлена схема устройств а, реализующего способ.

Устройство состоит из источника 1 света, конденсора 2, коллиматора, состоящего из объектива 3, в передней фокальной плоскости которого установлена диафрагма 4, второй диаф- рагмы 5 с двумя отверстиями,по форме идентичными форме отверстия диафрагмы коллиматора, контролируемого элемента 6, каретки 7, перемещающейся перпендикулярно оптической оси систе мы при помощи электродвигателя 8, двух.координатных фотоприемников 9 и 10, электронного блока 11 обработки информации (цифрового пересчетного устройства), датчика 12 величины перемещения каретки, блока 13 индикации и цифропечатающего устройства 14 Способ основан на получении следо узких пучков лучей в заданных измерительных плоскостях. Отверстие 4 расположено в передней фокальной плоскости объектива коллиматора 3 и освещается белым светом при помощи осветителя. Установленная за объективом диафрагма 5 имеет два отверстия, идентичные по форме отверстию диафрагмы коллиматора, и вырезает из широкого пучка параллельных.лучей два узких пучка, симметричных относи

тельно оптической оси системы. Расстояние между щелями равно 2а. При прохождении через контролируемый элмент узкие пучки лучей отклоняются от первоначального положения на величину заднего апертурного угла оС . Из чертежа следует, что

f -2- . tgoC

Измерение значения угла ot можно производить различными методами и средствами, задавая две эффективные измерительные плоскости, расположенные на расстоянии d друг от друга

Работа устройства заключается в измерении в двух измерительных плоскостях при помощи двух координатных фотоприемников 9 и 10, перемещающихся перпендикулярно оптической оси системы на общей каретке 7 и распо- ложенньк друг от друга на расстоянии d вдоль оптической оси, следов пучков . При перемещении каретки датчик 11 непрерьшно определяет ее положа- ние, информация о котором поступает в цифровое устройство 12. В момент, когда след узкого пучка лучей устанавливается симметрично относительно линии раздела фотоприемника, в цифровом устройстве запоминается отсчет с датчика 11. Поскольку каждый приемник пересекает два узких пучка лу;чей, то в устройстве 12 запоминается две- пары отсчетов положения фотоприемников, разность которых дает расстояния b и с, расстояния между следами узк-их пучков лучей в двух измерительных плоскостях.

Тогда

tg66

b - с 2d

или

f

2ad

b-c

. Q .

0

5

где К 2ad - коэффициент, характеризующий конкретное устройство.

Формула изобретения

1. Способ, измерения фокусных расстояний оптических элементов, заключающийся в освещении коллимированным излучением контролируемого элемента двумя параллельными пучками лучей, отстоящими от оптической оси на равном расстоянии, измерении расстояния

меязду следами этих пучков в двух плоскостях, перпендикулярных оптической оси, на различных расстояниях вдоль оптической оси от контролируе- мого элемента и по известным расстояниям между двумя плоскостями d, между следами в двух плоскостях b и с и между параллельньми пучками а определении фокусного расстояния f , о т- личающийся тем, что, с целью распшрения диапазона измеряемых фокусных расстояний, плоскости измерения выбирают перед фокальной плоскостью контролируемого элемента, а фокусное расстояние вычисляют по формуле

- 2ad

f - .

b-c

2. Устройство для измерения фокус- ных расстояний оптических элементов, включающее последовательно установленные перед контролируемым элементом источник света, конденсор, коллиматор, выполненный из объектива и диафрагмы, размещенной в его передней фокальной плоскости, вторую диафраг-. му с двумя отверстиями, выполненными симметрично относительно оптической оси в форме, идентичной форме отвер-

стия диафрагмы коллиматора, а за контролируемым элементом - измерительный - блок, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности измерения, измерительный блок выполнен в виде первого и второго координатных фотоприемнйков, установленных перед фокальной плоскостью . контролируемого элемента в двух параллельных плоскостях, перпендикулярных оптической оси, при этом фотоприемники установлены с возможностью перемещения с помощью электропривода- вдоль линий, параллельных линии, соединяющей центры отверстий второй диафрагмы, и подключены к вычислитель- йому средству.

3. Устройстро по п.2, отличающее с я тем, что, с целью автоматизации процесса измерения, привод выполнен в виде электропривода, а вычислительное средство вьшолнёно в виде датчика величины перемещения, первый вход которого подключен к выходу фотоприемников, блока обработки информации, подключенного к второму входу датчика величины перемещения и блока индикации, подключенного к выходу датчика величины перемещения.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет расширить диапазон измеряемых фокусных расстояний, а также повысить точность измерения. Контролируемьш элемент 6. освещается двумя узкими симметричными относительно оптической оси пучками, вырезанньпу1и диафрагмой 5 из широкого пучка параллельных лучей. Расстояния между следами этих пучков в двух плоскостях измерения, выбранных перед фокальной плоскостью элемента 6 на разных эффективных расстояниях от него, определяются по запоминаемым устр-вом 12 отсчетам положения координатных фотоприемников 9 и 10. Размещенные в плоскостях измерения на определенном расстоянии друг от друга фотоприемники 9 и 10 перемещаются на общей каретке 7 в доль линий, параллельных линии, соединяющей центры, отверстий диафрагмы 5. Положение движущейся каретки 7 фиксируется непрерьшно датчиком 11. Эта информация поступает в цифровое устройство 12. 2 с.п., 1 з.п. ф-лы, 1 ил. i (Л с