Способ определения величины фокусного расстояния и положения заднего фокуса оптической системы

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Сеаетскнк

Соцкалкстмческмн

Респубпмк

< 932341 (6! ) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 29.05.80 (21) 2948230/18-10 с присоединением заявки,%— (23) Приоритет

Опубликовано 30.05.82. Бюллетень Рй 20 (5l)M. Кл.

G 01 М 11/00

Ваударатеенвй камнтет

СССР аа даням нзабретеннй н аткрытнй

{53) УД1(535.825.. 3 22 (088.8 ) ата опубликования описания 30.05.82 (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ. ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ

И ПОЛОЖЕНИЯ ЗАДНЕГО ФОКУСА ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Изобретение относится к -оптическому приборостроению и может быть испопьзовано дпя определения фокусного расстояния и положения заднего фокуса преимушественно дпиннофокусной оптической системы. Наибопее важной областью применения является оптическое гетеродинирование, где требуется высокая точность установки в задний фокус системы (в ппоскость кружка Эри) гетеродннного фотоцрнемника.

Известен гониометрический способ измерения фокусных расстояний оптических систем, явпяюшийся наиболее употбитепьным для дпиннофокусных систем

1).

Наиболее близким к предлагаемому явпяется способ определения величины фокусного расстояния и положения заднего фокуса оптической системы, заключающийся в цолучении резкого автокоппимационного иэображения источника света при двойном прохождении светового пучка через испытуемую систему при отраженин его от одной из двух поверхнос-тей вспомогательного оптического элемента, фиксации этого изображения и измерении эквивалентной оптической силы испытуемой системы и вспомогатепьного элемента (2).

Однако этот способ не позвопяет одновременно с определением попожения заднего фокуса оптической системы определить значение ее фокусного расстоя10 ния. Кроме того, точность определения положения заднего фокуса зависит от точности изготовления плоской поверхности зеркала, что особенно дпя высокоапертурных систем, является трудной

15 технологической задачей. На практике плоские поверхности получаются сферами с радиусами кривизны, равными десяткам метров и километров. Прн этом по?О вышение точности фиксации положения автокоплнмационного блика и статистическая обработка измерений не могут устранить систематическую ошибку, вызван-. ную кривизной поверхности зеркала.

9323 ) 1 где Д

G= — "дl

Ф

ИЯ—

11 22.

2.1 2I.

Иепь изобретения — повьцпение точности измерений при контропе различных типов оптических систем.

Поставленная цепь достигается тем, что фиксируют резкое автокоплимационное изображение от второй отражающей поверхности вспомогательного оптического эпемента при напичии одной и той же испытуемой системы, измеряют расстоя-, ние между резкими автокоппимационными изображениями, полученными при участии каждой иэ поверхностей вспомогатепьного оптического элемента, а затем вычисляют величину фокусного расстояния и положение заднего фокуса испытуемой оптической системы.

На чертеже представлен один из вариантов оптического устройства, реапизук шего этот способ.

Излучение от осветителя 1 освещает автокоплимационную сетку 2, отражается от светодепительной поверхности светодепитепьного устройства 3, проходит испытуемую оптическую систему 4, отражается от одной из поверхностей вспомогатепьной линзы 5 и возвращаясь через оптическую систему 4 и светодепитепьное устройство 3, строит изображение автокоплимационной сетки 2 вбпизи плоскости сетки 6 автокоппимационного блока 7. Анапизируюшее устройство 8 опредепяет степень резкости изображения в плоскости сетки 6. Индекс 9 отсчетного устройства 10 жестко связан с сеткой 6, Перемещая вдоль оси автокоплимационный блок 7 с помощью анапизируюшего устройства 8, находят положение резкого изображения сетки 2 в плоскости сетки 6 и производят регистрацию по отсчетному устройству, позволяющему определить перемещение сетки 6 вдоль оптической оси.

Преимушество предлагаемого способа по сравнению с известными видно из следующего примера измерений параметров объектива с фокусом 17,7 м. Дпя нахождения фокусного расстояния объектива известными гониометрическими способами использована образцовая шкала дпиной

100 мм, установленная в заднем фокусе, и высокоточный теодолит ТО5. Средняя квадратическая ошибка измерений угпа теодопитом составляет 0,5, что привоfl дит к ошибке в подсчете фокусного расстояни я 7, 6 мм.

Для нахождения положения заднего фокуса системы известным автоколлимационным способом использована отражаюш ая поверхность стекпянной ппастины с ,отстудпениями от ппоскости в 0,08 кольца на диаметре 120 мм, что соответствует радиусу кривизны 80 км. В ре5 зультате влияния сферичности поверхности пластины положение заднего фокуса получается с ошибкой 4 мм. При измерении по предлагаемому способу использованы две плоскопараллельные стеклянные ппастины, которые иэ-за сферичности поверхностей явпяются длиннофокусными линзами. У используемых пластин изме-. ,ряют спедующие отступпения от п>(оскостности: 1 пластина — 1,3 копьца и 0,08 коль15 ца; 2 пластина — 0,13 кольца и 0,22 кольца, Измерения проводят по предлагаемому способу с помощью устройства (фиг. 1).

Для расчетов использованы формулы приводимъ(е ниже, составпяюшие систему (R«+d< „)(<+a>) = <>) („+, d,+<)>)R«(<>«+d„)1<-d(>,(„ и<))(и,<<„" -(» - >(««+d,)) <г> (d<»,-<«)(,— „-Ф) = < Л) . (>+ ó RÌd -"«)-(< М>+,<ф+ф)) («Ä.d )(-ф) = >

<+ а 6 /"z Фгг "4)=

-(>-д)>,(... „+Ф))(»Р,„-(»,- )(<<„.дд)) (el ()> +>()(„» +<<>)= > <>)

), 6 " 1(()т-1 1)= 1-% ., б.+Ф

° (и >(u (»»i- )(d,-><«)), а> разница отсчетов первого и каждого из поспедуюших отсчетов; величина, обратно пропорциональная расстоянию от задней главной точки объектива до осевой точки автоколлимационного изображения, соответствующего первому измеренин.; оптическая сида объектива; радиусы кривизны первой и второй поверхности первой ли нэы; радиусы кривизны первой и

Второй поверхности второй линзы

5 932Э

gb „g расстояние между передней

1 г главной точкой объектива и обращенными к объективу поверхностями первой и второй линз; 5

d ио - толщины первой и второй

4 линз;

И „И- показатели преломления мате-., И риалов первой и второй линз для рабочей длины волны. !О

Преимушеством предлагаемого способа является снижение трудоемкости работ по измерению величины фокусного расстояния и регистрации заднего фокуса. этого изображения и измерении эквивалентной оптической сипы испытуемой системы и вспомогательного элемента, отл и ч а,ю ш и и с я тем, что, с цепью повышения точности измерений при контроле различных типов оптических систем, фиксируют резкое автоколлимационное изображение от второй отражающей поверхности вспомогательного опти чес кого элемента при наличии одной и той же испытуемой системы, измеряют расстояние между резкими автоколлимационными изображениями, полученными при участии каждой из поверхностей вспомогательного оптического элемента, а затем вычисляют величину фокусного расстояния и положение заднего фокуса испытуемой оптической системы.

Форму па изобретения

Способ определения величины фокусного расстояния и положения заднего фоку- 20 са оптической системы, заключающийся в получении резкого автоколлимационного изображения источника света при двойном прохождении светового пучка через испытуемую систему при отражении его 25 от одной из двух поверхностей вспомогательного оптического элемента,-фиксации

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кривовяз Л. М. и др. Практика оптической измерительной лаборатории. М., "Машиностроение, 1974.

2. Афанасьев В. A. Оптические измерения, М., «Недра", 1968 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 3765/61 Тираж 883 Подписное

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4