Устройство для измерения качества изображения объективов

 

Использование: изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам для измерения качества изображения объективов и оптических систем. Сущность изобретения: устройство содержит источник излучения, модулятор, конденсатор, тест-объект в виде узкой щели с шириной меньше диаметра йдиф. кружка рассеивания измеряемого объектива, выполненной на прозрачной пластине с зеркальным покрытием на обращенной к измеряемому объективу стороне пластины, установленной под углом 45° к оптической оси измеряемого объектива. За щелью расположены испытуемый объектив и плоское автоколлиматорное зеркало, перпендикулярное оптической оси испытуемого объектива Проекционная система установлена оптической осью перпендикулярно оптической оси испытуемого объектива. Щель проходит через точку пересечения оптических осей испытуемого объектива и проекционной системы, перпендикулярно этим осям. Щель, проекционная система и фотоприемник , расположеный на общем основании, выполненном с возможностью перемещения вдоль оптической оси проекционной системы , при этом основание снабжено устройством для измерения его линейного перемещения. 2 ил. СО С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 G 01 М 1 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4845291/10 (22) 02.07.90 (46) 23,06.92. Бюл. № 23 (71) Государственный институт прикладной оптики (72) Э.И.Ковальский (53) 681.4,072(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹712721,,кл,,G 01 M 11/02, 1978.

Патент США ¹ 3447874, кл, G 01 В 9/04, 1965. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КАЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТИВОВ (57) Использование: изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам для измерения качества изображения объективов и оптических систем. Сущность изобретения: устройство содержит источник излучения, модулятор, конденсатор, тест-объект в виде узкой щели с шириной меньше диаметра бдиф. кружка

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, а именно к устройствам для измерения качества изображения объективов и оптических систем.

Известно устройство для измерения качества изображения объективов, содержащее последовательно расположенные вдоль оптической оси источник излучения, модулятор, конденсор, тест-объект, например щель, коллимационный объектив, фокус которого совмещен со щелью, испытуемый объектив и фотоэлектрический микроскоп, плоскость предметов которого совмещена с фокальной плоскостью измеряемого обьектива, а в плоскости изображений расположена фоточувствительная рассеивания измеряемого объектива, выполненной на прозрачной пластине с зеркальным покрытием на обращенной к измеряемому объективу стороне пластины, установленной под углом 450 к оптической оси измеряемого объектива. За щелью расположены испытуемый объектив и плоское автоколлиматорное зеркало, перпендикулярное оптической оси испытуемого объектива. Проекционная система установлена оптической осью перпендикулярно оптической оси испытуемого объектива. Щель проходит через точку пересечения оптических осей испытуемого объектива и проекционной системы, перпендикулярно этим осям.

Щель, проекционная система и фотоприемник, расположеный на общем основании, выполненном с возможностью перемещения вдоль оптической оси проекционной системы, при этом основание снабжено устройством для измерения его линейного перемещения. 2 ил. площадка фотоприемника. Выход фотоприемника соединен через усилитель с регистрирующим прибором.

Недостатком известного устройства является недостаточная точность измерений, что связано с влиянием на результат измерений качества изготовления коллимационного объектива, точности установки тест-объекта в фокусе коллимационного обьектива, качества изображения микроскопа и точности аттестации всех перечисленных узлов по качеству изображения.

При контроле длиннофокусных объективов габариты устройства становятся большими, что усложняет конструкцию устройства (фокусное расстояние коллима1742663

35

55 тора должно в несколько раз превосходить фокусное расстояние измеряемого объектива).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения качества изображения объективов, содержащее последовательно расположенные на одной оптической оси источник излучения, конденсор, модулятор, выполненный в виде радиально расположенных прозрачных и непрозрачных участков одинаковой ширины, и систему переменного увеличения, проектирующую участок модулятора в свою плоскость изображений. Испытуемый объектив установлен за системой переменного увеличения, при этом его фокальная плоскость совмещена с плоскостью изображений этой системы. За испытуемым объективом перпендикулярно его оптической оси уста-. новлено плоское автоколлимационное зеркало. Между системой переменного увеличения и ее плоскостью изображений под углом 45 к оптической оси этой системы установлен полупрозрачный светоделитель, отражающий пучок излучения после автоколлимационного зеркала перпендикулярно оптической оси системы переменного увеличения. Система переменного увеличения через измеряемый объектив, автоколлимационное зеркало и светоделитель оптически сопряжена с проекционной системой, оптическая ось которой перпендикулярна оптической оси измеряемого объектива, Плоскость предметов проекционной системы совпадает с фокальной плоскостью измеряемого объектива, а в плоскости изображений расположена анализирующая щель и за ней фоточувствительная площадка приемника излучения.

Приемник излучения через фильтр низких частот соединен с усилителем переменного электрического сигнала с приемника и далее с регистрирующим прибором. Механизм изменения увеличения системы переменного увеличения механически связан с набором сопротивлений, предназначенных для изменения коэффициента усиления усилителя электрических сигналов с целью компенсации влияния дефектов системы переменного увеличения и светоделителя на точность измерений, Устройство обладает минимальными габаритами, так как автоколлимационное плоское зеркало очень незначительно увеличивает длину всего устройства. Благодаря тому, что пучок излучения дважды проходит измеряемый объектив, чувствительность устройства по прототипу по сравнению с чувствительностью аналога увеличивается. При этом более точно можно определить не только качество измеряемого объектива, но и положение плоскости наилучшего изображения.

Основным недостатком известного устройства являются сложность системы переменного увеличения с устройством компенсации влияния на качество изображения погрешности изменения увеличения, а также наличие установленной в сходящемся пучке лучей светоделительной системы (кубика), что не только усложняет конструкцию, но и снижает точность измерений.

При контроле светосильных объективов (с относительным отверстием D;i = 1;2 и более) аберрации светоделителя (кубика) и системы переменного увеличения могут приводить к столь значительному изменению контраста изображения, что его точная компенсация становится трудновыполнимой. Кроме этого, как следует из конструкции из естного устройства, при аттестации (настройке) устройства используется установленное в плоскости изображений системы переменного увеличения плоское зеркало. При этом ход лучей в кубике, отраженных от этого зеркала, не совпадает с ходом лучей, отраженных от автоколлимационного зеркала за измеряемым объективом, что также не может быть компенсировано известным устройством.

Таким образом, точность измерения функции передачи модуляции (ФПМ) на известном устройстве, особенно при контроле светосильных объективов для высоких пространственных частот, оказывается недостаточной. Во многих случаях только частотные характеристики измеряемой системы (т.е. функция передачи модуляции—

ФПМ системы) оказываются недостаточными для описания качества изображения этой системы и требуется измерить значения распределения энергетической освещенности в плоскости изображения системы от элементарного тест-объекта, т.е, требуется измерить функцию рассеяния линии (ФРЛ) или точки (ФРТ) контролируемой системы, Для пересчета измеренных с помощью известной системы частотных характеристик ФПМ в ФРТ или ФРЛ требуется измерить частотные характеристики для большого числа пространственных частот, т,е. диапазон изменения увеличения системы переменного увеличения должен быть большим, что не только усложняет конструкцию, но и увеличивает трудоем: эсть измерений.

Наличие в ходе светового пучка лучей полупрозрачного светоде: ителя является

1742663 скость предметов которой совмещена с 20

40 фиг,2 — вид А на фиг.1

50 источником больших световых потерь (не менее 757 потока излучения теряются на светоделителе).

Цель изобретения — повышение точности измерений, упрощение конструкции устройства, снижение трудоемкости измерений и уменьшение световых потерь в устройстве для измерения качества изображения объективов.

Цель достигается тем, что в устройстве для измерения качества иэображения объективов, содержащем последовательно установленные на оптической оси перед испытуемым объективом источник излучения, конденсор, модулятор, установленный под углом 45 к оптической оси конденсора светоделитель, за испытуемым обьективом — зеркало, а в ходе отраженного от светоделителя луча — проекционную систему, плофокальной плоскостью испытуемого объектива, усилитель и регистрирующее устройство, светоделитель выполнен в виде прозрачной пластины, на обращенной к испытуемому объективу стороне которого выполнено зеркальное ПОкрытие, coBoà 8þùeå с точкой пер=:сече:- ия оптических осей испытуемого объектива и проекционной систем:-.: и и;..Ок".:",.Ть:О предметов проекционной системы, на зеркальной поверхности пластины выполнена прозрачная щель с шириной, меньшей диаметра кружка рассеиьания измеряемого объектива, между усилителем и регистрирующим устройством подключено вычислительное устройство, а светоделительная пластина, проекционная система и фотоприемник размещены на Обгцем Основании, установлен,1ом с возмо>кностью перемещения вдоль оптической оси проекционной системы, ьыход которого соединен с вычислиельным устройством.

На фиг,1 представлена схема устройствад,ля измерения качества объективов; на

Ис1 Очник 1 излучения установлен на опти еской оси устройства. На этой же оси установлен конденсор 2 и модулятор 3. В: плоскости изображения конденсора 2 расположена узкая щель 4 (тест-обьект), выполненная на зеркальной г Оверхности светоделительной пластины 5, Пластина 5 установлена под углом 45 к оптической оси конденсора 2,:-;.:.и этом щель 4 проходит через то: ку г. .ðçñå÷åíèÿ оптической оси конденсора с зеркальной плос;:.Остью пластины 5 перпендикул;-.Оно оптической оси конденсора 2. На ОДН;"й оптической оси с конденсором",. расположен испь туемый

Объектив 6, фокальная и..:скость которого

15 совмещена с щелью 4. За испытуемым объективом 6 перпендикулярно его оптической оси установлено плоское автоколлимационное зеркало 7. Проекционная система 8 расположена оптической осью перпендикулярно оптической оси испытуемого объектива 6 и конденсора 2. при этом оптическая ось системы 8 пересекает щель

4 под прямым углом, а плоскость предметов системы 8 совмещена с щелью 4 и оптической осью конденсора 2 и испытуемого объектива 6. В плоскости изображений проекционной системы 8 расположен фотоприемник 9, выход которого соединен с входом усилителя 10 электрических сигналов.

Выход усилителя 10 соединен с входом вычислительного устройства 11 и далее с регистрирующим устройством 12.

Светоделительная пластина 5, проекциОнная система 8 и фотоприемник 9 установлены на общем основании 13, выполненном с возможностью поступательного перемещения вдоль оптической оси проекционной системы 8. Устройство 14 для измерения линейных перемещений основания 13 своИМ ВЫ;.ОДОМ СОЕДИНЕНО С ВХОДОМ ВЫЧИСЛИтель ":::;: уст;;::o ñòâà 11 и далее с регистрирующим устройством 12. Между линзам;-;; нд.".-.:.ссра может б. :ть устан > :rIeH cBe rОфильтО 15, выделяющий Iil3ny aH e с требуемым спектральным составом.

УстрОЙство работает следую цим Об,,а

ЗОМ, Источник 1 излучения направляет излучение :, ез ко,- денсор 2 IIа тест-Объекг (щель 4 .;:Лгжду KOHpBI- ñîpo., 2 и источником 1 расположены непрозрачны ° лопасти

:»одулятор:"- 3. ьрашающиеся с постоянной ск ростью. : . ель ч имеет ширину, определяемую,диаметр "., кружка рассеивания измеряемого Объектива. Для Объективог вь;".oêoão качества диаметр кружка рассе:;— вани5. Оrl с .дэляeтcя тОлькО дифракцией излучения на апертурной диафрагме

ИЗМЕр"IÅ:,.èlrO ОбЪЕКтИВа И ВЫЧИСЛяЕтСя ПО

Формуле

244 л f блифр где А — длина волны излучения; " — фокусное расстояние измеряемого

Объектива;

 — диаметру апертурной диафрагмы измеРЯBMorо QG eKTIilEI .

В этом слу ае ширина щели d должна быть;р.,близительно равна 0,2 dz

or>-:I; еской оси измеряемого Объектива на гол 45 эффективная ширина щели в фоальной плоскости измеряемого Объектива

1742663

Составитель Э; Ковальский

Редактор Н, Лазаренко Техред M.Moðãåíòàë Корректор В. Гирняк

Заказ 2278 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101