CZ2022204A3 - Equipment for measuring spectral reflectance, especially concave spherical mirror surfaces - Google Patents
Equipment for measuring spectral reflectance, especially concave spherical mirror surfaces Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2022204A3 CZ2022204A3 CZ2022-204A CZ2022204A CZ2022204A3 CZ 2022204 A3 CZ2022204 A3 CZ 2022204A3 CZ 2022204 A CZ2022204 A CZ 2022204A CZ 2022204 A3 CZ2022204 A3 CZ 2022204A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- integrating sphere
- light source
- measuring
- hole
- measurement
- Prior art date
Links
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 title claims abstract description 32
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 12
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000004476 mid-IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/55—Specular reflectivity
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
- G01J3/0229—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using masks, aperture plates, spatial light modulators or spatial filters, e.g. reflective filters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
- G01J3/0254—Spectrometers, other than colorimeters, making use of an integrating sphere
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/42—Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
- G01M11/005—Testing of reflective surfaces, e.g. mirrors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/42—Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry
- G01J2003/425—Reflectance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/065—Integrating spheres
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Zařízení pro měření spektrální odrazivosti, zejména konkávních sférických zrcadlových ploch, s využitím světelného zdroje a referenčního měření, obsahuje vzájemně přestavitelné osvětlovací blok (2) a detekční blok (3), který je tvořený dutou integrační koulí (31) opatřenou na části svého povrchu vstupním otvorem (311) a napojenou na fotodetektor (33) propojený s řídicím a vyhodnocovacím počítačem (4), jehož podstata spočívá v tom, že osvětlovací blok (2) a detekční blok (3) jsou instalovány poblíž středu (11) křivosti měřené zrcadlové plochy (1). Osvětlovací blok (2) je tvořen světelným zdrojem (21) a omezovačem (22) svazku opatřeným průchozím otvorem (221) a proti vstupnímu otvoru (311) je na protilehlé části vnitřního povrchu integrační koule (31) vymezena dopadová plocha (312) pro měření charakteristiky záření světelného svazku (211) iniciovaného ve světelném zdroji (21) a procházejícího průchozím otvorem (221) omezovače (22) svazku a vstupním otvorem (311) integrační koule (31). Fotodetektor (33) je tvořen spektrofotometrem a světelný zdroj (21) je širokospektrální.The device for measuring the spectral reflectance, especially of concave spherical mirror surfaces, using a light source and reference measurement, contains a mutually adjustable illumination block (2) and a detection block (3), which is made up of a hollow integrating sphere (31) equipped on part of its surface with an input through a hole (311) and connected to a photodetector (33) connected to a control and evaluation computer (4), the essence of which is that the illumination block (2) and the detection block (3) are installed near the center (11) of the curvature of the measured mirror surface (1). The lighting block (2) consists of a light source (21) and a beam limiter (22) equipped with a through hole (221), and an impact surface (312) for measurement is defined against the entrance hole (311) on the opposite part of the inner surface of the integrating sphere (31) radiation characteristics of the light beam (211) initiated in the light source (21) and passing through the through hole (221) of the limiter (22) of the beam and the entrance hole (311) of the integrating sphere (31). The photodetector (33) is made up of a spectrophotometer and the light source (21) is wide-spectrum.
Description
Zařízení pro měření spektrální odrazivosti, zejména konkávních sférických zrcadlových plochEquipment for measuring spectral reflectance, especially concave spherical mirror surfaces
Oblast technikyField of technology
Vynález spadá do oblasti měřicí techniky v optice, je především určen pro výrobu a kontrolu optických zrcadlových ploch. Vynález se týká zařízení pro měření spektrální odrazivosti, zejména konkávních sférických zrcadlových ploch.The invention falls into the field of measuring technology in optics, it is primarily intended for the production and control of optical mirror surfaces. The invention relates to a device for measuring spectral reflectance, in particular concave spherical mirror surfaces.
Dosavadní stav technikyCurrent state of the art
V řetězci výrobního procesu optických elementů má měření optických parametrů stěžejní roli z důvodu garance kvality a garance funkčnosti výsledného optického prvku. Dále se výsledky měření používají jako zpětná vazba pro výrobní proces. Jeden z nej důležitějších parametrů optického prvku, zejména zrcadel, je jeho odrazivost pro dané vlnové délky světla. Odrazivost se v principu měří tak, že se stanoví jakou spektrální charakteristiku má dopadající světlo na měřený prvek a jakou spektrální charakteristiku má světlo odražené od měřeného prvku a z těchto veličin se určí odrazivost plochy. V určení těchto dvou veličin se liší metody měření odrazivosti. Odrazivost se dá měřit pro jednu vlnovou délku, nebo pro určitý spektrální rozsah.In the chain of the production process of optical elements, the measurement of optical parameters has a pivotal role due to the guarantee of quality and the guarantee of the functionality of the resulting optical element. Furthermore, the measurement results are used as feedback for the production process. One of the most important parameters of an optical element, especially mirrors, is its reflectivity for given wavelengths of light. In principle, reflectance is measured by determining the spectral characteristics of the light incident on the measured element and the spectral characteristics of the light reflected from the measured element, and the reflectance of the surface is determined from these values. The methods of measuring reflectivity differ in the determination of these two quantities. Reflectance can be measured for one wavelength or for a certain spectral range.
V současné době se pro kvantifikaci spektrální odrazivosti optických ploch zejména používá referenční vzorek, se kterým se měřená plocha srovnává. Tento referenční vzorek má dvě hlavní nevýhody. Používáním se vzorek opotřebovává, a tím mění svoje vlastnosti, a je nutné ho pravidelně přeměřit v certifikované laboratoři. Příklad tohoto měření je například popsán v publikaci „Reflectometers for Absolute and Relative Reflectance Measurements in the Mid-IR Region at Vacuum, Jinhwa Gene, Sensors 2021, 21(4), 1169“ dostupné na „https://doi.org/10.3390/s21041169“.Currently, a reference sample is used to quantify the spectral reflectance of optical surfaces, with which the measured surface is compared. This reference sample has two main drawbacks. With use, the sample wears out and thus changes its properties, and it is necessary to measure it regularly in a certified laboratory. An example of this measurement is for example described in the publication "Reflectometers for Absolute and Relative Reflectance Measurements in the Mid-IR Region at Vacuum, Jinhwa Gene, Sensors 2021, 21(4), 1169" available at "https://doi.org/10.3390 /s21041169”.
Dále se používají metody s principiálně omezenou velikostí světelného svazku, kde se měří odrazivost v omezené ploše, která má průměr v řádu milimetrů. Pro měření celých velkých ploch je nutné toto měření vícekrát opakovat, a proto je měření zdlouhavé a náročné. Tyto přístroje zpravidla umožňují měřit pouze rovinné vzorky nebo vzorky s malými odchylkami od rovinnosti a umožňují vložit do zařízení vzorky s omezenými rozměry. Tato metoda je popsána například v publikaci „Measurements of angle-resolved spectral reflectance by Perkin Elmer Lambda 900 spectrophotometer Conference Paper in Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, August 2002 “, dostupné na „http://dx.doi.org/10.1117/12.531032“. nebo na „http://www.perkinelmer.com/product/lambda-850-uv-vis-spectrophotometer-1850“.Furthermore, methods are used with a fundamentally limited size of the light beam, where the reflectance is measured in a limited area, which has a diameter in the order of millimeters. To measure entire large areas, it is necessary to repeat this measurement several times, which is why the measurement is lengthy and demanding. As a rule, these devices allow measuring only planar samples or samples with small deviations from flatness and allow samples with limited dimensions to be inserted into the device. This method is described, for example, in the publication "Measurements of angle-resolved spectral reflectance by Perkin Elmer Lambda 900 spectrophotometer Conference Paper in Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, August 2002", available at "http://dx.doi. org/10.1117/12.531032”. or at “http://www.perkinelmer.com/product/lambda-850-uv-vis-spectrophotometer-1850”.
Měření odrazivosti, spektrální odrazivosti a měření zrcadlových ploch je rovněž popsáno v několika patentech, jejichž příkladem jsou spisy JP2002328103 (INSTRUMENT AND METHOD FOR MEASURING REFLECTIVITY FOR DETERMINING REFLECTIVITY IN SELECTED MEASURING PORTION OF SPECTRUM-DEPENDENT REFLECTIVE MEASURING OBJECT), kde je popisováno bodové měření spektrální reflektivity malého rovinného vzorku, nebo JPH10148572A (SPECTRAL REFLECTIVITY MEASUREMENT DEVICE), kde se používá referenčního měření a v referenční větvi se využije referenční vzorek, který zavádí nejistotu měření. Ve spise JPH10239154A (REFLECTIVITY METER) se používá referenčního vzorku se známou spektrální odrazivosti a ta se porovnává se spektrální odrazivosti měřeného vzorku, přičemž měřená plocha je velmi malá a pro měření se upotřebí úzký kolimovaný svazek světla. Ve spise JPH10111240A (APPARATUS FOR MEASURING SPECTRAL REFLECTANCE) se pomocí speciální optické soustavy měří spektrální odrazivost v několika bodech najednou, a to tak, že se fotí odražené spektrum pomocí CCD kamery. Ve spise US2002071118A1 (DEVICE FOR MEASUREMENT OF THE SPECTRAL REFLECTANCE AND PROCESS FOR MEASUREMENT OF THE SPECTRAL REFLECTANCE) je popsáno zařízení a metoda měřeníMeasurement of reflectivity, spectral reflectivity and measurement of specular surfaces is also described in several patents, examples of which are files JP2002328103 (INSTRUMENT AND METHOD FOR MEASURING REFLECTIVITY FOR DETERMINING REFLECTIVITY IN SELECTED MEASURING PORTION OF SPECTRUM-DEPENDENT REFLECTIVE MEASURING OBJECT), where point measurement of spectral reflectivity of a small planar sample, or JPH10148572A (SPECTRAL REFLECTIVITY MEASUREMENT DEVICE), where a reference measurement is used and a reference sample is used in the reference branch, which introduces measurement uncertainty. In the file JPH10239154A (REFLECTIVITY METER) a reference sample with known spectral reflectance is used and it is compared with the spectral reflectance of the measured sample, while the measured area is very small and a narrow collimated beam of light is used for the measurement. In the file JPH10111240A (APPARATUS FOR MEASURING SPECTRAL REFLECTANCE), a special optical system is used to measure the spectral reflectance at several points at once, by photographing the reflected spectrum with a CCD camera. In file US2002071118A1 (DEVICE FOR MEASUREMENT OF THE SPECTRAL REFLECTANCE AND PROCESS FOR MEASUREMENT OF THE SPECTRAL REFLECTANCE) the device and the measurement method are described
- 1 CZ 2022 - 204 A3 spektrální odrazivosti konkávní optické plochy, ale pouze lokálně na jednom bodu optické plochy pomocí úzkého svazku světla, a ve spise JPH1090063A (SPECTRAL REFLECTANCE MEASURING EQUIPMENT) j e popsána metoda, která umožňuj e pouze bodové měření spektrální odrazivosti a navíc se používá referenční vzorek. Ve spise CN105203048A (MEASURING SYSTEM AND METHOD FOR RADIUS OF CURVATURE) je uvedena metoda využívající také středu křivosti sférického zrcadla, ale pouze pro měření poloměru křivosti těchto sférických konkávních zrcadel. Dále je známo zařízení dle spisu CN107037007A, obsahující pomocné zařízení používající referenční vzorek a kolimovaný svazek světla, tedy svazek s paralelními světelnými paprsky, takže měřená plocha musí být srovnatelná s velikostí kolimační optiky vysílací části a velikostí integrační koule v přijímací části.- 1 CZ 2022 - 204 A3 of the spectral reflectance of a concave optical surface, but only locally at one point of the optical surface using a narrow beam of light, and in the document JPH1090063A (SPECTRAL REFLECTANCE MEASURING EQUIPMENT) a method is described that enables only point measurement of spectral reflectance and in addition reference sample is used. In the file CN105203048A (MEASURING SYSTEM AND METHOD FOR RADIUS OF CURVATURE) there is a method using also the center of curvature of a spherical mirror, but only for measuring the radius of curvature of these spherical concave mirrors. Furthermore, a device according to CN107037007A is known, containing an auxiliary device using a reference sample and a collimated beam of light, i.e. a beam with parallel light rays, so that the measured area must be comparable to the size of the collimating optics of the transmitting part and the size of the integrating sphere in the receiving part.
Kolimovaný svazek musí dopadat i do integrační koule, z čehož plyne, že referenční vzorek nesmí výrazně měnit parametry svazku, takže musí být rovinný. Také je známo zařízení popsané ve spise JP2011154047A sloužící pro měření absolutní odrazivosti, a to bez referenčního vzorku. Zařízení uvedené v tomto dokumentu používá rovněž kolimovaný svazek světla, takže měřená plocha musí být srovnatelná s velikostí kolimační optiky vysílací části a velikostí plochy integrační koule v přijímací části.The collimated beam must also fall into the integrating sphere, which means that the reference sample must not significantly change the parameters of the beam, so it must be flat. Also known is the device described in JP2011154047A for measuring absolute reflectance without a reference sample. The device presented in this document also uses a collimated beam of light, so the measured area must be comparable to the size of the collimating optics of the transmitting part and the size of the area of the integrating sphere in the receiving part.
Úkolem předkládaného vynálezu je představit nové zařízení pro měření spektrální odrazivosti, zejména velkých konkávních sférických zrcadlových ploch, které nepoužívají referenční vzorek a naměří efektivní spektrální odrazivost celého prvku, tedy plochy zrcadla, protože pro praktické použití optických prvků je zajímavá především efektivní odrazivost celé jeho optické plochy.The task of the present invention is to present a new device for measuring the spectral reflectance, especially of large concave spherical mirror surfaces, which does not use a reference sample and measures the effective spectral reflectance of the entire element, i.e. the surface of the mirror, because for the practical use of optical elements, the effective reflectance of its entire optical surface is of particular interest .
Podstata vynálezuThe essence of the invention
Stanoveného cíle je dosaženo vynálezem, kterým je zařízení pro měření spektrální odrazivosti, zejména konkávních sférických zrcadlových ploch, s využitím světelného zdroje a referenčního měření a obsahující vzájemně přestavitelné osvětlovací blok a detekční blok, který je tvořený dutou integrační koulí opatřenou na části svého povrchu vstupním otvorem a napojenou na fotodetektor propojený s řídicím a vyhodnocovacím počítačem, jehož podstata spočívá v tom, že osvětlovací blok a detekční blok jsou instalovány poblíž středu křivosti měřené zrcadlové plochy, přičemž jednak osvětlovací blok je tvořen světelným zdrojem a omezovačem svazku opatřeným průchozím otvorem a jednak je proti vstupnímu otvoru na protilehlé části vnitřního povrchu integrační koule vymezena dopadová plocha pro měření charakteristiky záření světelného svazku iniciovaného ve světelném zdroji a procházejícího průchozím otvorem omezovače svazku a vstupním otvorem integrační koule, přičemž fotodetektor je tvořen spektrofotometrem a světelný zdroj je širokospektrální.The set goal is achieved by the invention, which is a device for measuring spectral reflectance, especially concave spherical mirror surfaces, using a light source and reference measurement and containing a mutually adjustable illumination block and a detection block, which is made up of a hollow integrating sphere equipped with an entrance hole on part of its surface and connected to a photodetector connected to a control and evaluation computer, the essence of which is that the illumination block and the detection block are installed near the center of curvature of the measured mirror surface, while the illumination block consists of a light source and a beam limiter equipped with a through hole, and is opposed to to the entrance opening on the opposite part of the inner surface of the integrating sphere, an incident surface is defined for measuring the radiation characteristics of the light beam initiated in the light source and passing through the through hole of the beam limiter and the entrance opening of the integrating sphere, while the photodetector consists of a spectrophoto meter and the light source is broad spectrum.
Ve výhodném provedení je integrační koule propojena s fotodetektorem optickým vláknem.In a preferred embodiment, the integrating sphere is connected to the photodetector by an optical fiber.
Vynálezem se dosahuje nového a vyššího účinku v tom, že je možné změřit spektrální průběh odrazivosti konkávního zrcadla, a to celé plochy najednou. Princip této metody se nemění ani při měření velkých zrcadlových ploch. Použitý způsob je absolutní, není potřeba využívat referenčního vzorku, který zavádí do měření další zdroj nejistot. Navíc zařízení nepoužívá kolimovaný svazek světla, ale používá divergentní světelný svazek, čímž umožňuje měřit objekty téměř libovolných a neomezených rozměrů s jediným přístrojem, což je výhodné zejména pro velké zakřivené plochy, a to sférické a konvexní. Způsob měření není díky použití integrační koule citlivý na přesnou justáž sestavy. Důležitý členem sestavy je omezovač svazku v osvětlovací části, který zajistí, že světelný svazek osvítí pouze zrcadlovou plochu. Velikost a tvar průchozího otvoru omezovače a vzdálenost od světelného zdroje jsou měnitelné, přičemž změnou těchto parametrů se mění rozbíhavost světelného svazku. Tvar otvoru omezovače určuje velikost a tvar osvětlené (měřené) oblasti na zrcadlové ploše, tj. pokud bude zrcadlo obdélníkové (kruhové), tvar otvoru bude taky obdélníkový (kruhový). Není tedy nutné měřit velké množství bodů, ale v jednom měření se charakterizuje reflektivita celé zrcadlové plochy nejednou, čímž se výrazně zjednoduší a zkrátí doba měření.The invention achieves a new and higher effect in that it is possible to measure the spectral course of the reflectivity of a concave mirror, and that of the entire surface at once. The principle of this method does not change even when measuring large mirror surfaces. The method used is absolute, there is no need to use a reference sample, which introduces another source of uncertainty into the measurement. In addition, the device does not use a collimated light beam, but uses a divergent light beam, which makes it possible to measure objects of almost any and unlimited dimensions with a single device, which is especially advantageous for large curved surfaces, namely spherical and convex. The method of measurement is not sensitive to the exact adjustment of the assembly due to the use of an integrating sphere. An important member of the assembly is the beam limiter in the lighting part, which ensures that the light beam illuminates only the mirror surface. The size and shape of the through hole of the limiter and the distance from the light source are variable, while changing these parameters changes the divergence of the light beam. The shape of the limiter opening determines the size and shape of the illuminated (measured) area on the mirror surface, i.e. if the mirror is rectangular (circular), the shape of the opening will also be rectangular (circular). It is therefore not necessary to measure a large number of points, but in one measurement the reflectivity of the entire mirror surface is characterized more than once, which significantly simplifies and shortens the measurement time.
-2CZ 2022 - 204 A3-2CZ 2022 - 204 A3
Metoda využívá středu křivosti sférického zrcadla, který má tu vlastnost, že paprsek světla vycházející z tohoto bodu se po odrazu od kulové plochy do tohoto bodu zase vrátí. Tohoto jevu se dá s výhodou využít i v mimoosové variantě. Další důležitý člen sestavy je integrační koule, která zaznamená, tj. detekuje, celý svazek záření vstupující vstupním otvorem do koule a část tohoto záření pošle do detekční elektroniky.The method uses the center of curvature of a spherical mirror, which has the property that a beam of light emanating from this point will return to this point after being reflected from the spherical surface. This phenomenon can also be advantageously used in the off-axis variant. Another important member of the assembly is the integrating sphere, which records, i.e. detects, the entire beam of radiation entering the sphere through the entrance hole and sends part of this radiation to the detection electronics.
Objasnění výkresůClarification of drawings
Konkrétní příklad provedení vynálezu je schematicky znázorněn na připojených výkresech, kdeA specific example of the embodiment of the invention is shown schematically in the attached drawings, where
- obr. 1 je schéma zařízení s uspořádáním jeho jednotlivých členů při referenčním měření a- Fig. 1 is a diagram of the device with the arrangement of its individual members during reference measurement a
- obr.2 je schéma zařízení s uspořádáním jeho jednotlivých členů při vlastním měření odraznosti optické plochy.- Fig. 2 is a diagram of the device with the arrangement of its individual members during the actual measurement of the reflectance of the optical surface.
Výkresy, které znázorňují představovaný vynález a následně popsané příklady konkrétních provedení v žádném případě neomezují rozsah ochrany uvedený v definici, ale jen objasňují podstatu vynálezu.The drawings that illustrate the present invention and subsequently described examples of specific embodiments in no way limit the scope of protection stated in the definition, but only clarify the essence of the invention.
Příklady uskutečnění vynálezuExamples of implementation of the invention
Zařízení pro měření spektrální odrazivosti konkávních sférických zrcadlových ploch 1 sestává v základním provedení z osvětlovacího bloku 2 a z detekčního bloku 3, které jsou instalovány poblíž středu 11 křivosti měřené zrcadlové plochy L Osvětlovací blok 2 je tvořen světelným zdrojem 21 a omezovačem 22 svazku. Detekční blok 3 je tvořen dutou integrační koulí 31, která je optickým vláknem 32 propojena s fotodetektorem 33 realizovaným ve formě spektrofotometru. Fotodetektor 33 je propojen s řídicím a vyhodnocovacím počítačem 4. Integrační koule 31 je opatřena na části svého povrchu vstupním otvorem 311, proti němuž je na protilehlé části vnitřního povrchu integrační koule 31 vymezena dopadová plocha 312 pro měření charakteristiky záření světelného svazku 211. který je iniciovaný ve světelném zdroji 21 a ořezaný průchozím otvorem 221 omezovače 22 svazku.The device for measuring the spectral reflectance of concave spherical mirror surfaces 1 basically consists of an illumination block 2 and a detection block 3, which are installed near the center 11 of the curvature of the measured mirror surface L. The illumination block 2 consists of a light source 21 and a beam limiter 22. The detection block 3 is formed by a hollow integrating sphere 31, which is connected by an optical fiber 32 to a photodetector 33 realized in the form of a spectrophotometer. The photodetector 33 is connected to the control and evaluation computer 4. The integrating sphere 31 is provided on part of its surface with an entrance hole 311, against which an impact surface 312 is defined on the opposite part of the inner surface of the integrating sphere 31 for measuring the radiation characteristics of the light beam 211, which is initiated in the light source 21 and cut by the through-hole 221 of the beam limiter 22.
Způsob měření na výše popsaném zařízení probíhá v podstatě ve třech krocích a sestává z referenčního měření, z vlastního měření spektrální charakteristiky světla po odrazu na měřené ploše a z výpočtů spektrální odrazivosti měřené zrcadlové plochy L Při referenčním měření znázorněném na obr. 1 se osvětlovací blok 2 nainstaluje tak, že se omezovač 22 ustaví před vstupní otvor 311 integrační koule 31 a ze světelného zdroje 21 je přes průchozí otvor 221 omezovače 22 světelným svazkem 211 osvětlována pouze dopadová plocha 312 vnitřního povrchu integrační koule 31.The method of measurement on the device described above basically takes place in three steps and consists of a reference measurement, the actual measurement of the spectral characteristics of the light after reflection on the measured surface, and the calculations of the spectral reflectance of the measured mirror surface L In the reference measurement shown in Fig. 1, the lighting block 2 is installed so that the restrictor 22 is placed in front of the entrance opening 311 of the integrating sphere 31 and only the incident surface 312 of the inner surface of the integrating sphere 31 is illuminated by the light beam 211 from the light source 21 through the through opening 221 of the restrictor 22.
Pomocí fotodetektoru 33. který je připojený optickým vláknem 32 k integrační kouli 31 se změří odezva dopadajícího světelného svazku 211 v detekční části detekčního bloku 3 a výsledek je zaznamenán ve vyhodnocovacím programu počítače 4.Using the photodetector 33, which is connected by an optical fiber 32 to the integrating sphere 31, the response of the incident light beam 211 in the detection part of the detection block 3 is measured and the result is recorded in the evaluation program of the computer 4.
Následně se funkční členy osvětlovacího bloku 2 a detekčního bloku 3 nastaví podle obr.2 tak, že světelný svazek 211 osvětluje přes průchozí otvor 221 omezovače 22 pouze zrcadlovou plochu 1. Integrační koule 31 se nainstaluje tak, aby její vstupní otvor 311 byl orientován proti zrcadlové ploše 1 tak, aby se odražený světelný svazek 211 po odrazu od zrcadlové plochy 1 koncentroval na stejnou dopadovou plochu 312 zadní části vnitřního povrchu integrační koule 31. Pokud je toto splněno, fotodetektor 33 změří spektrální odezvu odraženého světelného svazku 211 v detekčním bloku 3 a výsledek je opět zaznamenán ve vyhodnocovacím programu v počítači 4.Subsequently, the functional members of the illumination block 2 and the detection block 3 are adjusted according to Fig. 2 so that the light beam 211 illuminates only the mirror surface 1 through the through opening 221 of the limiter 22. The integrating sphere 31 is installed so that its entrance opening 311 is oriented against the mirror surface 1 so that the reflected light beam 211 after reflection from the mirror surface 1 is concentrated on the same impact surface 312 of the rear part of the inner surface of the integrating sphere 31. If this is fulfilled, the photodetector 33 measures the spectral response of the reflected light beam 211 in the detection block 3 and the result is recorded again in the evaluation program on the computer 4.
V posledním kroku měření se v počítači 4 vyhodnotí data z referenčního a vlastního měření a vypočítá se odrazivost zrcadlové plochy L Tím je celý proces měření ukončen.In the last step of the measurement, the computer 4 evaluates the data from the reference and own measurement and calculates the reflectivity of the mirror surface L This completes the entire measurement process.
-3 CZ 2022 - 204 A3-3 CZ 2022 - 204 A3
Popsané provedení sestavy měřicího zařízení není jediným možným řešením podle vynálezu. V detekčním bloku 3 může být vynecháno optické vlákno 32 a fotodetektor 33 může být integrovaný přímo na integrační kouli 31.The described embodiment of the measuring device assembly is not the only possible solution according to the invention. In the detection block 3, the optical fiber 32 can be omitted and the photodetector 33 can be integrated directly on the integrating sphere 31.
V popsané základní sestavě se musí použít širokospektrální světelný zdroj 21, který pokrývá všechny požadované vlnové délky světla, které se mají proměřit, pak je nutné použít fotodetektor 33 ve formě spektrofotometru. Lze uvažovat i o verzi, kde se proměřuje pouze jedna vlnová délka světla, pak v detekčním bloku 3 lze použít fotodetektor 33 typu např. fotodiody nebo fotonásobiče, když tento fotodetektor 33 musí být citlivý pro danou vlnovou délku měřeného světla.In the described basic assembly, a broad-spectrum light source 21 must be used, which covers all the required wavelengths of light to be measured, then a photodetector 33 in the form of a spectrophotometer must be used. It is also possible to consider a version where only one wavelength of light is measured, then a photodetector 33 of the type e.g. photodiode or photomultiplier can be used in the detection block 3, when this photodetector 33 must be sensitive for the given wavelength of the measured light.
Měřená zrcadlová plocha 1 nemusí být přesně sférická, metoda umožňuje měřit i zrcadla s poměrně velkou odchylku od ideálního sférického tvaru. Lze měřit i další tvary, které umožňují zobrazení z bodu do bodu, tedy měřená plocha z reálného předmětu v konečné vzdálenosti vytváří reálný obraz v konečné vzdálenosti.The measured mirror surface 1 does not have to be exactly spherical, the method allows measuring even mirrors with a relatively large deviation from the ideal spherical shape. Other shapes can also be measured, which enable point-to-point display, i.e. the measured area from a real object at a finite distance creates a real image at a finite distance.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Spektrální měřicí sestava pro měření konkávních sférických zrcadlových ploch podle vynálezu je určena zejména pro měření absolutní spektrální odrazivosti optických ploch, což je nej důležitější optický parametr zrcadlových optických členů. Využívat se tedy může při povýrobním ověření a certifikaci kvality zrcadlových ploch a také v rutinní kontrole kvality a opotřebení zrcadlových ploch.The spectral measuring assembly for measuring concave spherical mirror surfaces according to the invention is intended in particular for measuring the absolute spectral reflectance of optical surfaces, which is the most important optical parameter of mirror optical elements. It can therefore be used in the post-production verification and certification of the quality of mirror surfaces, as well as in the routine inspection of the quality and wear of mirror surfaces.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/CZ2021/000026 WO2022262880A1 (en) | 2021-06-16 | 2021-06-16 | Device for the measurement of the spectral reflectance, in particular concave spherical mirror surfaces, and method of the measurement on this device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ2022204A3 true CZ2022204A3 (en) | 2022-12-07 |
Family
ID=84284021
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ2022-204A CZ2022204A3 (en) | 2021-06-16 | 2021-06-16 | Equipment for measuring spectral reflectance, especially concave spherical mirror surfaces |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP4356083A1 (en) |
CZ (1) | CZ2022204A3 (en) |
WO (1) | WO2022262880A1 (en) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006071510A (en) * | 2004-09-02 | 2006-03-16 | Pentax Corp | Reflectivity-measuring method and reflectivity-measuring device |
JP5370409B2 (en) * | 2011-05-18 | 2013-12-18 | 株式会社島津製作所 | Absolute reflection measuring device |
CN107132029B (en) * | 2017-05-12 | 2020-09-22 | 电子科技大学 | Method for simultaneously measuring reflectivity, transmittance, scattering loss and absorption loss of high-reflection/high-transmission optical element |
CN107037007A (en) * | 2017-05-18 | 2017-08-11 | 北京奥博泰科技有限公司 | A kind of glass-reflected with automatic calibration function is than measurement apparatus and method |
CN107884368B (en) * | 2017-10-18 | 2020-12-04 | 湖南文理学院 | Optical test system and test method |
-
2021
- 2021-06-16 EP EP21945835.3A patent/EP4356083A1/en active Pending
- 2021-06-16 CZ CZ2022-204A patent/CZ2022204A3/en unknown
- 2021-06-16 WO PCT/CZ2021/000026 patent/WO2022262880A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4356083A1 (en) | 2024-04-24 |
WO2022262880A1 (en) | 2022-12-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI119259B (en) | Determination of surface and thickness | |
US7576333B2 (en) | Optical interrogation system and method for using same | |
US8743368B2 (en) | Optical sensor system and method of sensing | |
US7495762B2 (en) | High-density channels detecting device | |
JP2019536997A (en) | Particle property measurement device | |
KR100521616B1 (en) | Spectral reflectance measuring apparatus and spectral reflectance measuring method | |
US8049883B2 (en) | Wavelength tracker for swept wavelength sensor interrogation system | |
KR102026742B1 (en) | Optical measuring system and method of measuring a critical size | |
KR102229048B1 (en) | Thickness measuring apparatus and thickness measuring method | |
US10281330B2 (en) | Spectrophotometer | |
EP2718666A1 (en) | Coupled multi-wavelength confocal systems for distance measurements | |
JP2009053157A (en) | Method and apparatus for measuring film thickness of thin film coating layer | |
AU2006255359A1 (en) | A spectrometric apparatus for measuring shifted spectral distributions | |
CZ2022204A3 (en) | Equipment for measuring spectral reflectance, especially concave spherical mirror surfaces | |
KR100404071B1 (en) | Apparatus for protein chip analysis using a white-light SPR | |
CN109716105B (en) | Attenuated total reflection spectrometer | |
JP2020159972A (en) | Broadband pulse light source device, spectral measurement device and spectral measurement method | |
FI127243B (en) | Method and measuring device for continuous measurement of Abbe number | |
CN109579705B (en) | Optical sensor and method for detecting abnormality of optical sensor | |
EP2294379B1 (en) | Method and device for measuring focal lengths of any dioptric system | |
Woolliams et al. | New facility for the high-accuracy measurement of lens transmission | |
CN102928094A (en) | Absolute wave calibration instrument | |
KR102504516B1 (en) | Device for laser absorption spectroscopy analysis | |
RU2302612C1 (en) | Mode of observation of a multi-ray interferential image in reflected light with the aid of a fabry-perot interferometer | |
CZ307169B6 (en) | A compact system for characterization of the spectrum and of the profile of shortwave radiation beam intensity |