CZ2022204A3 - Equipment for measuring spectral reflectance, especially concave spherical mirror surfaces - Google Patents

Equipment for measuring spectral reflectance, especially concave spherical mirror surfaces Download PDF

Info

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
Application number
CZ2022-204A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Miroslav PECH
Pech Miroslav Mgr., Ph.D.
Dušan MANDÁT
Mandát Dušan Mgr., Ph.D.
Miroslav Hrabovský
DrSc. Hrabovský Miroslav prof. RNDr.
Petr Schovánek
Petr RNDr. Schovánek
Martin VACULA
Martin Mgr. Vacula
Stanislav MICHAL
Stanislav Mgr. Michal
Miroslav PALATKA
Miroslav RNDr. Palatka
Pavel Horváth
Horváth Pavel RNDr., Ph.D.
Ladislav Chytka
Chytka Ladislav Ing., Ph.D.
Original Assignee
Univerzita Palackého v Olomouci
Univerzita Palackého v Olomouci
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univerzita PalackĂ©ho v Olomouci, Univerzita Palackého v Olomouci filed Critical Univerzita PalackĂ©ho v Olomouci
Publication of CZ2022204A3 publication Critical patent/CZ2022204A3/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55Specular reflectivity
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0205Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0229Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using masks, aperture plates, spatial light modulators or spatial filters, e.g. reflective filters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0205Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0254Spectrometers, other than colorimeters, making use of an integrating sphere
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J3/42Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/005Testing of reflective surfaces, e.g. mirrors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J3/42Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry
    • G01J2003/425Reflectance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06Illumination; Optics
    • G01N2201/065Integrating 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)

1. Zařízení pro měření spektrální odrazivosti, zejména konkávních sférických zrcadlových ploch, s využitím světelného zdroje a referenčního měření a obsahující vzájemně přestavíteIné1. Equipment for measuring spectral reflectance, especially concave spherical mirror surfaces, using a light source and reference measurement and containing mutually adjustable 5 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, vyznačující se tím, že osvětlovací blok (2) a detekční blok (3) jsou instalovány poblíž středu (11) křivosti měřené zrcadlové plochy (1), přičemž jednak osvětlovací blok (2) je tvořen světelným zdrojem (21) a omezovačem (22) svazku opatřeným průchozím otvorem (221) a jednak ίο je proti vstupnímu otvoru (311) 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), přičemž fotodetektor (33) je tvořen spektrofotometrem a světelný zdroj (21) je širokospektrální.5, an illumination block and a detection block, which is formed by a hollow integrating sphere provided on part of its surface with an entrance hole and connected to a photodetector connected to a control and evaluation computer, characterized in 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), while on the one hand the lighting block (2) consists of a light source (21) and a beam limiter (22) equipped with a through hole (221) and on the other hand it is against the entrance hole (311) on the opposite part of the inner surface of the integrating sphere (31) defines an incident surface (312) for measuring the 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), while the photodetector (33) is formed by a spectrophotometer and the light source (21) is wide-spectrum. 15 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že integrační koule (31) je propojena s fotodetektorem (33) optickým vláknem (32).15 2. Device according to claim 1, characterized in that the integrating sphere (31) is connected to the photodetector (33) by an optical fiber (32).
CZ2022-204A 2021-06-16 2021-06-16 Equipment for measuring spectral reflectance, especially concave spherical mirror surfaces CZ2022204A3 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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