Способ определения коэффициента пропускания объектива Советский патент 1991 года по МПК G01N21/59 

Изобретение относится к спектрофотометрии и может быть использовано для точных измерений коэффициента пропускания объективов в видимой и ИК-областях спектра.

Известен способ измерения коэффициента пропускания оптической системы, заключающийся в том. что формируют параллельный поток излучения, несколько раз измеряют интенсивность светового потока, прошедшего через испытуемый объектив, а затем - без объектива, находят отношение средних арифметических значений этих отсчетов и принимают его за коэффициент пропускания испытуемой оптической системы.

Известно устройство для осуществления этого способа, содержащее источник света, коллиматор, ирисовую диафрагму,

дополнительную диафрагму, фотометрический шар с фотоэлементом и зеркальный гальванометр.

Однако при измерениях, выполняемых по этой схеме, величина мешающей засветки фотоприемника различна для измерений потока с исследуемым объективом и без него (из-за введения дополнительной диафрагмы только в одном измерении), при этом максимальный диаметр испытуемых объективов не должен превышать диаметр отверстия фотометрического шара, увеличение которого влечет и рост уровня мешающей засветки. Поэтому предельная точность измерения по способу и устройству невысока и составляет 5%.

Известен способ измерения коэффициента пропускания объектива, заключающийся в том, что формируют параллельный

О

о

00

ю

ю ю

поток излучения, измеряют интенсивность потока излучения NL прошедшего через испытуемый объектив, и дополнительно про- изводгп o C -iir,- N;o сигнала фотоприемника при раэ о цгнии непрозрачного экрана пе- ред испьм уемым объективом, замещают ис- пытуемый объектив вспомогательным объективом и измеряют интенсивность потока излучения N2, дополнительно производят огсчег N20 при повторном введении непрозрачного экрана, определяют коэффициент пропускания испытуемого объектива по формуле

T-(Ni-Nw)/(N2-N20)TB,

где То - коэффициент пропускания вспомо- гательного объектива.

Недостаток известного способа заключается во внесении систематической погрешности измерений при замещении испытуемого объектива вспомогательным и, следооательно, в установлении зависимости результата измерения Т испытуемого объектива от коэффициента пропускания Тв вспомогательного объектива, который не может быть определен в рамках способа, т.е известный способ является методиче- г.ки не завершенным.

Целью изобретения является повышение точности определения коэффициента пропускания объектива.

На чертеже представлена схема устройства для осуществления способа измерения коэффициента пропускания объектива.

На схеме показаны источник 1 излучения, проектирующая система 2, светодели- .ель 3, первый 4 и второй 5 держатели объектива, плоское зеркало 6, вспомогательный объектив 7, второй вспомогательный объектив 8, фотоприемник 9, измерительный прибор 10, испытуемый объектив 11.

Излучение источника 1 формируют с помощью проектирующей системы 2.в параллельный поток, который направляют на испытуемый объектив 11, укрепленный в первом держателе 4 объектива и расположенный от проектирующей системы на ее двойном фокусном расстоянии. Излучение, фокусируемое испытуемым объективом 11, преобразуют в параллельный поток с по- мощью вспомогательного объектива 7, укрепленного во втором держателе 5 объектива и расположенного за испытуемым объективом на расстоянии, равном сумме фокусных расстояний испытуемого объектива 11 и вспомогательного объектива. Направление распространения излучения в полученном параллельном потоке изменяют па обратное с помощью плоского черкала 6, расположенного за вспомогательным объективом 7 на расстоянии, равном его фокусному расстоянию. С помощью светоделителя 3, расположенного под углом 45° в параллельном потоке излучения проектирующей системы 2 в пределах ее фокусного расстояния, параллельный поток излучения с измененным на обратное направление распространения направляется на фотоприемник 9, сигнал которого регистрируется измерительным прибором 10.

В этом случае с измерительного прибора снимают первый отсчет N3. Отсчет N2 получают при замещении вспомогательного объектива 7 вторым вспомогательным объективом 8 при их взаимном расположении указанным образом. Отсчет N4 получают при замещении испытуемого объектива 11 на вспомогательный объектив 7 при взаимном расположении объективов указанным образом. Отсчет NI получают при размещении плоского зеркала С перпендикулярно падающему потоку между светоделителем 3 и держателем 4 объектива на расстоянии от проектирующей системы 2, равном ее фокусному расстоянию.

Искомый коэффициент пропускания К объектива 11 определяют из выражения

K-(N3N2/NiN4) .

Благодаря исключению погрешности, связанной с изменением интенсивности излучения, вносимым вспомогательными оптическими элементами, значительно повышается точность определения коэффициента пропускания с их переходом от относительных к абсолютным измерениям.

Способ формирования потока излучения с сохранением на поверхности фотоприемника неизменными геометрических характеристик потока при всех четырех комбинациях элементов оптической системы обеспечивает идентичность условий преобразования интенсивности потока излучения в электрический сигнал фотоприемника. Тем самым исключают погрешность, связанную с наличием у испытуемого объектива оптической силы, изменяющей геометрические параметры проходящего через него потока, т.е. повышают точность измерения коэффициента пропускания объектива.

Неизменность значений геометрических характеристик потока на рабочей площадке фотоприемника и их независимость от спектрального состава излучения обеспечивают расширение спектрального диапазона применимости изобретения в ИК-области спектра.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента пропускания объектива, заключающийся в

том, что в оптической системе формируют параллельный пучок излучения, измеряют поток излучения на выходе оптической системы NI и оптической системы в присутствии исследуемого объектива, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, поочередно измеряют потоки излучения на выходе оптической системы в присутствии исследуемого и каждого из двух вспомогательных объективов N2 и Ыз и в присутствии двух вспомогательных объективов N4, при этом объективы каждой пары установлены на расстоянии один от другого вдоль оптической оси, равном сумме расстояний от каждого объектива до его фокальной плоскости вдоль этой оси, а коэффициент пропускания исследуемого объектива К вычисляют по формуле

/ №N3 0-&п

к-(ттляг

где п - 1,2- количество проходов потока излучения в оптической системе.

Изобретение относится к фотометрии и спектрофотометрии и может быть использовано для определения коэффициентов пропускания (отражения) плоских и неплоских оптических элементов и систем в видимой и ИК-областях спектра. Данный способ позволяет производить абсолютные измерения коэффициента пропускания оптических систем различной оптической силы при одновременном расширении спектрального диапазона (в ИК-область). Повышение точности определения обеспечивается путем организации идентичных условий регистрации излучения, приходящего на фотоприемник при поочередном прохождении потока излучения через оптическую систему с неповторяющейся комбинацией ее элементов, (включая и испытуемый объектив) и определения коэффициента пропускания объектива из выражения T = (N₃^.N₂)N₁^.N₄)^1/4. 1 ИЛ.