Устройство для контроля комплексной функции пропускания объективов Советский патент 1988 года по МПК G01M11/02 

1 2 3 If 5

СО

ю

Изобретение относится к (шт1гчес- кому приборостроению и позволяет повысить точность контроля комплексной функции пропускания. В плоскости входного зрачка контролируемого объектива 7 объективом 3 изображается освещенная точечная диафрагма 2. Для расчета комплексной функцяи npoiivrKR- ния объектива 7 излучение освет1Г Сля 1проходит на тест-объект 5 сначала через матовую пластину 4, кот( затем вьгоодится из хода лучей. Прошедшее через анализатор 8, ньтолнен- ный в виде непрозрачного экрана с двумя точечш-.1ми отверстияг и, излучение преобразуется фотопрнемниклми 9 в электрические сигналы, поступаюгцш в регистратор 10. Тест-объект 5 выполнен в виде стеклянной прозрачной пластинки с центральньм непрозрачньм экраном Первое отверстие экрана анализатора 8 выполнено на оптической оси устр-ва, а второе - вне ее. 2ил. ( (Л

Фие. /

Изобретение относится к контролю оптических систем и может быть использовано для контроля качестна этих систем по их комплексной функц пропускания.

Целью ияобретения является повышение точности контроля комплексной функции пропускания оптических сис- темс

На фиг„1 представлена принципиальная схема устройства для контрол оптических систем при работе последних с бесконечного расстояния до объекта изображения; на фиг.2 - то же, с конечного расстояния до объекта изображения.

Распределение освещенности В, в изображении тест-объекта в отсутствии матовой пластинки (фиг.1) - случай когерентного освещения тест- объекта, пропорционально следующему выражению:

|1

В,(Х, Y, hx, hy)- |q(hxhy)r + |A(X«%)(-2q(lTxhy)A() . cos

(XV,Y)

j(Xhx

Yhy) - ct (hxhhy) , (1)

A() J|q(hxhy)

й dbxdhy:(2)

где q(hxhy)e JVlhxhy)

функция пропускания опти- ческой систеhxh X,Y .У, Y.-hy.V V мы;

координаты подвижной диафрагмы;координаты в плоскости изображения тест- объекта; координаты в плоскости входного зрач-г ка контролируемой оптичес- кой системы; увеличение, с которым по

arcens

I (t ( o5 5 oBT )

Izi I « (Xoj: ,Yo6

J-)t , loBT -I . , ilL -L(( oS ,±ot

ТТГоТоТ I.. T To7oT,

Л

I (7 (XjR- , YO ) /I IIL

-ГЛоТоГ i,J

дяихная диафрагма 2 (фиг. 1) изображается в плоскости входного зрачка контролируемой оптической системы 7.

Положение отверстий анализатора выбрано таким образом, чтобы координаты одного из них X,Y, 0 н координаты второго Х и Y удовлетворяют условию

А(/х/ г XJ/Y/ - Y) « О, ,

где A(X,Y) - модуль комплексной функции размытие контролируемой оптической системы.

Функция A(X,Y) - убывающая функция. В этом случае величины сигналов

I , и 1, , снимаемьк с фотоприемников пропорциональны следующим выражениям:

iH-f. -f) C,f(q(hxhy)r +

+ (A(O,OI )Г - 2q(hxhy)A(0,0)(0,0)- -(hxhy) ; (3)

где С, - коэффициент пропорциональности.

Распределение освещенности ) в изображении тест-объекта в присутствии матовой пластинки - случай некогерентного освещения тест-объекта, пропорционально следующему выражению:

B(X,Y) 1 - ,/Af(X,Y) (4)

а сигналы с фотоприемников I,, и I

1г, Сг - 1А(0,0)/ ,

гг(5)

22

С

г

где Су коэффициент пропорциональности.

Из выражений (З) и (5) следует выражение для определения модуля и фазы комплексной функции пропускания:

„(v Y - Ч- оК oS )

1(х., Д„, ) -1J -T-fo-Vr

Izi I « (Xoj: ,Yo6- )

ilL -L(( oS ,±ot

I.. T To7oT,

If (0,0), (6

31

Воличина tp(0,0) иостояпия и поэтому ее можно исключить, так как постоянная составляющля функции ( ( , ) не влияет на качество изображения. Величина тСХдр-Дд) определяется )ie в единицах пропускания, а относительно значения пропускания q(0,0).

Анализ выражения (б) показывает, что зависимость погрешности определения С и q от погрешности измерения освещенности может быть выражена ел едующе и фо рм уло и:

iCj)

J 6

uq 5 ,

где о - относительная погрешность измерения освещенности.

Например, при S 0,0 - UQ « -uq 0,01, что соответствует погрешности измерения Cj) и q современных интерферометрических методов и приборов определения комплексной функции пропускания объективов при значительно большой простоте конструкции и снижении требований к оптическим элементам и юстировке устройства по сравнению с известным.

Диаметр d экрана тест-объекта, равный

-%

выбран из условия получения в плоскости анализа распределения освещенности, пропорциональной выражениям (2) и (А), при отсутствии и при наличии матовой пластинки соответственно.

Минимальный предел световых диаметров контролируемых объективов может быть снижен до нескольких миллиметров, так как размер сечения сканирующего пучка лучей может быть обеспечен в пределах десятых долей миллиметра за счет вида тест-объекта.

Устройство для контроля оптических систем включает в себя (фиг.) осветитель 1, точечную подвижную диафрагму 2, первый объектив 3, матовую пластинку 4, тест-объект 5, второй объектив 6, контролируемый объектив 7, анализатор 8, фотоприемники 9 и регистратор 10. При работе контролируемого объектива 7 с конечного расстояния до объекта второй объектив 6 может быть исключен из схемы устройства (фиг.2)

Устройство работает следующим образом.

А20

Ос1зетитслр 1 осяешлеч лл.и..р. и-.у 2, которая с гтомошью iiepnoj-n oiri.t Kij - ва 3 изобряжлется в плоскости )зходи1 - с, г о зрачка контролируе- ого оОъсктипа 7. Снет, пришедший через оГгьокти-ч i и матовую пласт инку 4, освещает гест-объект 5, изображение которого с помощью второго объектива 6 и К(1н г0 ролируемог о объектива 7 строится в плоскости анализатора 8. Излучение, прошедшее через отверстие анализа гора 8, преобразуется фотоприемниками 9 в электрические сигналы, которые

15 подаются в регистратор 10.

Методика работы на устройстве заключается в следующем. Первонячлль- но в ходе лучей перед тест-объектом

0 5 установлена матовая пляспшкл А,

а диафрагма 2 расположена на оптической оси. В этом положении с регистратора 10 снимаются сигналы I ,, и I,.. Затем матовая пластинка 4 ш.кюдитсч

из хода лучей и с регистратора 10 снимаются сигналы 1, (, ) и оБ зависимости от положения точечной диафрагмы 2. Комплексная функция пропускания объектива

0 рассчитывается по формулам (5),

Использование тест-объекта в виде стеклянной пластинки с нeIIpo.pгчны экраном в центре, матовой пластинки

35 и анализатора, позволяющего регистрировать значение освещенности в двух точках плоскости анализа одновременно, позволяет, во-первых, повысить, точность определения волновых абер0 раций (фаза комплексной функции пропускания) контролируемых оптических систем за счет того, что в предлагаемом устройстве связь между определяемым параметром (фазы г.омплексной

5 функции пропускания) и измеряемым параметром (величина освещенности) исключает суммирование ошибок измерения по площади входного зрачка контролируемой оптической системы, при

0 этом величина norpeiuHocTH определения волновьгх аберраций снижается в

N-я- раз, где N - количество точек в

плоскости входного зрачка, в которых 5 определяется комплексная функция пропускания; во-вторых, повысить точность определения модуля комплексной функции пропускания и расширить диапазон размеров световых отверстий

контролируем|.1х оптических систем та счет уменьшения размера сечемил ска- нирутощего по входному зрачку пучка лучей до десятых долей миллиметра, что в 5-6 раз меньше, чем в известном. Это позволяет определять соответственно в 5-6 раз меньше по зрачку погрешности пропускания и волнового фронта и соответственно во столько же раз снизить минимальный размер световых отверстий контролируемых оптических систем.

Формула изобретения

Устройство для контроля комплексной функции пропускания объективов, содержащее последовательно установленные перед контролируемым объекти- вом осветитель, точечную диафрагму, выполненную с возможностью перемещеipuK. г

ния в плоскости, перпемлмкулггрной оптической оси, первый объектив, тест-объект, второй объектив, а за контролируемым объективом - фотоприемник и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, перед тест- объектом размещена матовая стеклянная пластина, выполненная с возможностью вывода ее из хода лучей, тест-объект выполнен в виде стеклянной прозрачной пластинки с центральным непрозрачным экраном, введен анализатор, выполненный в виде непрозрачного экрана с двумя точечн1)1ми отверстиями, размещенного в плоскости изображения тест- объекта причем первое отверстие выполнено на оптической оси, а второе вне оси, а за непрозрачным экраном за отверстиями установлены два фотоприемника .