Устройство для измерения пропускания и рассеяния оптических элементов Советский патент 1991 года по МПК G01N21/47 

Изобретение относится к оптической измерительной технике, может быть использовано в лазерной и других областях измерительной техники и является усовершенствованием устройства по авт.св. Ms 1509687.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет определения угла падения светового излучения к оптической поверхности образца и установки оптической поверхности образца на требуемый угол к световому излучению.

На фиг;.1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 - интегрирующая сфера, общий вид.

Устройство для измерения пропускания и рассеяния оптических элементов содержит источник 1 светового излучения и установленные последовательно по ходу светового излучения коллиматор 2, делитель 3, держатель 4 образца, первый коммутатор 5 и поглотитель 6. Кроме того,

устройство содержит интегрирующую сферу 7 с двумя диаметрально противоположными отверстиями 8 и 9, третьим отверстием 10 и четвертым отверстием 11, второй коммутатор 12 со сквозным отверстием 13, которое расположено по ходу светового излучения, и приемник 14. При этом держатель 4 установлен в интегрирующую сферу 7 между отверстиями 8 и 9, а второй коммутатор 12 размещен перед интегрирующей сферой 7 и установлен с возможностью поворота вокруг своей оси и кинематически связан с первым коммутатором 5, установленным с возможностью воз- вратно-поступательного движения в плоскости, перпендикулярной направлению светового излучения от второго коммутатора 12,

Кроме того, устройство содержит зеркало 15, установленное по ходу отраженного отделителя 3 светового излучения, маску 16, изготовленную из тонкого металлического

.«

листа, имеющую пять отверстий (одно в центре и четыре равномерно удаленных от него), регистрирующий фотодатчик 17, содержащий фотодиод, вставленный в корпус, и отсчетное устройство 18. При этом последнее установлено на наружной поверхности интегрирующей сферы 7 и жестко закреплено на вертикальной оси кристалло- держятеля с образцом, который имеет возможность поворота вокруг вертикальной и горизонтальной осей с помощью ручек 19 и 20, а маска 16 жестко закреплена в четвертом отверстии 11 интегрирующей сферы 7, расположенном в горизонтальной плоскости перпендикулярно направлению светового излучения, причем фотодатчик .17 жестко закреплен на наружной поверхности интегрирующей сферы 7 соосно маске 16. Источник 1 излучения представляет собой галогенную лампу с принудительным воздушным охлаждением.

Коллиматор 2 содержит две диафрагмы и плосковыпуклую линзу и служит для образования параллельного светового излучения диаметром луча 2 мм. Делитель 3 - плоскопрозрачная пластина с диапазоном поворота ее во всех плоскостях на угол до 5°. Держатель 4 представляет собой поворотное устройство, которое позволяет поворачивать образец вокруг вертикальной и горизонтальной осей. Первый коммутатор 5 представляет собой плоскую пластину с пружиной для возврата ее в исходное положение, а поверхность его, обращенная к интегрирующей сфере 7, имеют светоотражающее покрытие. Приемник 14 - это фотоэлектронный умножитель для снятия показаний с интегрирующей сферы 7 диаметром 200 мм, которая выполнена из алюминиевого сплава и покрыта изнутри светоотражающим покрытием. Зеркало 15 изготовлено из стеклянной пластинки с покрытием и имеет устройство для подстройки направления отраженного светового излучения.

Устройство работает следующим образом.

На первом этапе работы необходимо определить угол, образованный световым излучением и оптической поверхностью образца, или установить требуемый угол между световым излучением и оптической поверхностью образца. Образец, помещенный в держатель 4, предварительно проверяют по шаблону, совмещают плоскость шаблона с оптической поверхностью образца до полного их соприкосновения и устанавливают в интегрирующую сферу 7 без шаблона. Начинает.работать источник 1 излучения. Световое излучение проходит через коллиматор 2, где преобразовывается в параллельный пучок светового излучения, далее - через делитель 3, отверстие 13 в

коммутаторе 12, отверстие 8 интегрирующей сферы 7 и попадает на образец. Световое излучение, достигшее образца, проходит через него, а часть отражается в интегрирующую сферу 7. Вращением ручки

0 19 (фиг.2) поворачивают образец вокруг вертикальной оси держателя 4 на угол 45° по указанию на отсчетном устройстве 18. Отраженное световое излучение от оптической поверхности образца попадает на маску 16,

5 часть отражается, а часть проходит через отверстия в маске 16 и падает на регистрирующий фотодатчик, преобразующий световое излучение в электрические сигналы, величина которых показывает в какой части

0 светочувствительной поверхности находится световое излучение, отраженное от оптической поверхности образца. По сигналу на пульте управления производят механическую кооректировку светового излучения.

5После установки требуемого угла приступают к второму этапу работы устройства. На зеркало 15 попадает световое излучение, отраженное от делителя 3. Коммутатор 12, вращаясь вокруг оси, попере0 менно пропускает в интегрирующую сферу 7 через отверстия 8 и 10 световое излучение от делителя 3 или зеркала 15, которые сходятся в отверстии 9. Четырехтактная работа устройства обеспечивается двумя коммута5 торами 5 и 12, кинематически связанными между собой. Коммутатор 5 совершает возвратно-поступательное движение в плоскости, перпендикулярной направлению светового излучения (по четверти периода

0 за оборот коммутатора 12). Таким образом, за один период коммутации реализуются четыре измерительных такта (такт измерительный прошедшего светового излучения, такт сравнительный прошедшего отражен5 ного светового излучения, такт измерительный прошедшего светового излучения и поглощенного поглотителем .6, такт сравнительный прошедшего отраженного светового излучения и поглощенного поглотителем 6), при

0 которых приемник 14 поочередно регистрирует световые излучения, а также осуществляется одновременная индикация цифровых значений коэффициентов пропускания и рассеяния на передней панели пульта управления.

5 Применение изобретения позволяет точно устанавливать необходимый угол между направлением светового излучения и оптической поверхностью образца, что в свою очередь повышает точность измерения.

Формула изобретения Устройство для измерения пропускания и рассеяния оптических элементов по авт.св. № 1509687, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет возможности установки образца под измерительным углом к направлению светового излучения, оно дополнительно содержит маску со сквозными отверстиями, регистрирующий многосегментный фотодатчик и отсчетное устройство, при этом держатель образца установлен с возможностью поворота вокруг первой оси, перпендикулярной оптической оси устройства, и

0

5

второй оси, перпендикулярной первой, отсчетное устройство установлено на интегрирующей сфере и кинематически связано с держателем образца, при этом интегрирующая сфера снабжена четвертым отверстием, расположенным в плоскости, перпендикулярной оптической оси и проходящей через первую ось, а маска жестко закреплена.в четвертом отверстии интегрирующей сферы, регистрирующий фотодатчик жестко закреплен соосно маске с возможностью оптической связи всех его сегментов через одно из отверстий маски, с держателем образца.

Изобретение касается оптических исследований. Изобретение позволяет повысить точность измерений за счет точной установки заданного угла между направлением светового излучения и оптической поверхностью образца, В интегрирующей сфере выполнено дополнительное отверстие, в котором размещена маска и многосегментный фотоприемник. Маска выполнена таким образом, что при правильной установке образца через одно из отверстий маски освещаются все сегменты фотоприемника. 2 ил.

8 4

20

Фаг. 2