PL65182B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 01.VI.1968 (P 127 299) 65182 KI 42h,38 15.XI.1972 MKP G02b 15/14 CZYTELNIA Wspóltwórcy wynalazku: Jan Matysiak, Boleslaw Kedzia Wlasciciel patentu: Centralne Laboratorium Optyki, Warszawa (Polska) Fotoelektryczny sposób pomiaru wielkosci ogniskowej ukladów optycznych, oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest fotoelektryczny spo¬ sób posredniego pomiaru wielkosci ogniskowej ukla¬ dów optycznych, który wyklucza wplyw aberracji pozaosiowej na blad pomiaru, oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu.Dotychczas znane sposoby pomiaru wielkosci ogniskowej ukladów optycznych sa sposobami czysto optycznymi i przy dokladnym pomiarze — bardzo pracochlonnymi. Fotoelektrycznymi sposobami do¬ konuje sie pomiaru odleglosci czolowej, tj. odle¬ glosci miedzy ostatnia powierzchnia ukladu optycz¬ nego a ogniskiem ukladu.Znane metody pomiaru ogniskowej sprowadzaja sie glównie do lokalizowania obrazów okreslonych punktów testu, utworzonych przez optyczny uklad pomiarowy. Okreslenie polozenia obrazów punktów umozliwia zmierzenie odleglosci miedzy nimi. Do¬ piero ta zmierzona wielkosc lub wielkosci przy znajomosci danych wynikajacych z konstrukcji przyrzadu pozwalaja na rozwiazanie równania okreslajacego ogniskowa. Dotychczas stosowane me¬ tody nie uwzglednialy wplywu aberracji na doklad¬ nosc pomiaru.Posredni pomiar ogniskowej ukladu optycznego moze byc dokonany przez okreslenie powiekszenia podluznego ukladu na osi, badz przez okreslenie powiekszenia poprzecznego badanego ukladu. Za stosowaniem pierwszej metody przemawia istnienie tylko jednej aberracji osiowej, posiadajacej zawsze ten sam kierunek i najlatwiejszej do szacunkowego 10 20 25 30 okreslenia. Wada tej metody jest natomiast ko¬ niecznosc lokalizowania kilku punktów na osi, co powoduje znaczny wzrost rozrzutu wyników. Na¬ tomiast pomiar ogniskowej przez okreslenie po¬ wiekszenia poprzecznego komplikuje sie iloscia aberracji utrudniajac okreslenie nawet znaku ble¬ du systematycznego.Sposób wedlug wynalazku eliminuje niedogodnos¬ ci i wady omówionych wyzej metod posredniego pomiaru ogniskowej ukladu optycznego. Polega on na zlokalizowaniu ogniska obrazowego mierzonego ukladu, a tym samym plaszczyzny ogniskowej obra¬ zowej przy zastosowaniu diafragmowania ukladu mierzonego w stopniu zaleznym od dlugosci jego ogniskowej, korekcji ukladu i wymaganej doklad¬ nosci pomiaru, a nastepnie zmierzeniu w tej plasz¬ czyznie wielkosci obrazu przedmiotu nieskonczenie odleglego o znanej wielkosci katowej. Pomiar wiel¬ kosci obrazu wykonuje sie przez dwukrotne celo¬ wanie np. mikroskopem na koncu obrazu i zmie¬ rzenie koniecznego do tego poprzecznego przesu¬ niecia mikroskopu, przy czym uprzednio ustawiony (przy lokalizowaniu ogniska obrazowego) przyrzad celowniczy, moze przesuwac sie tylko równolegle do plaszczyzny ogniskowej badanego ukladu.Po zogniskowaniu uklad zostaje przysloniety na tyle, by zastosowany otwór wzgledny pozwalal jeszcze na wykonanie (ze wzgledów energetycznych) pomiaru wielkosci obrazu i równoczesnie likwido¬ wal wplyw aberracji pozaosiowych na blad po- 6518265182 3 miaru. Pomiar ten przeprowadza sie przy zastoso¬ waniu znanego ukladu Hartmanna-Porro, skladaja¬ cego sie z kolimatora i obiektywu badanego, przy czym ogniskowa badanego obiektywu okresla sie z nastepujacej zaleznosci gdzie: f'ob — ogniskowa obrazowa badanego obiek¬ tywu f'kol — ogniskowa kolimatora y — znana wielkosc przedmiotu T/y' "T^^TW^grama wielkosc obrazu utworzo- ; ' negtf* ^fJrlez uklad pomiarowy Poiiiewaz dla okreslonego przyrzadu stosunek fk^i:y 4^s^w|ie^03<2tó stala, istnieje wiec liniowa proporcjonalna - ^ajt^zliosc miedzy wielkosciami f'ob = k • y' gdzie: k jest wspólczynnikiem proporcjonalnosci.Diafragmowanie ukladu w takim stopniu, by blad spowodowany aberracja sferyczna byl wobec calkowitego bledu pomiaru do pominiecia, powo¬ duje nadmierny wzrost bledu pomiaru przy lokali¬ zacji ogniska obrazowego przedmiotu. Dlatego tez przez ustalenie polozenia punktu odleglego od ogni¬ ska o odleglosc p, która nalezy oszacowac i do¬ dac do otrzymanego wyniku "pomiaru przy ognisko¬ waniu ukladu z takim otworem wzglednym, by blad oszacowania wielkosci p wobec calkowitego bledu pomiaru byl do pominiecia. Uwzgledniajac to, ostatnia zaleznosc przyjmie postac: fob = ky' + p Po oszacowaniu wielkosci p pomiar ogniskowej w ukladzie Hartmanna-Porro sprowadza sie do zmierzenia odleglosci miedzy punktami przebicia plaszczyzny ogniskowej przez promienie wycho¬ dzace z obrazowego punktu glównego tworzace obrazy osi znaków testowych.Obrazy tych znaków powinny sie znajdowac w mozliwie malej odleglosci katowej, by blad pomia¬ ru spowodowany dystorsja byl do pominiecia w porównaniu z calkowitym bledem pomiaru.Do lokalizowania plaszczyzny ogniskowej w oma¬ wianej metodzie pomiaru mozna wykorzystac zna¬ ne fotoelektryczne metody okreslania odleglosci czolowej. Przez lokalizowanie plaszczyzny ognisko¬ wej nalezy w praktyce rozumiec umieszczenie stycznie lub równolegle do niej wybranego elemen¬ tu przyrzadu pomiarowego np. przeslony ze szcze¬ lina. Majac zlokalizowana plaszczyzne ogniskowa mozna fotoelektrycznie okreslic ogniskowa. Sprowa¬ dza sie to do fotoelektrycznego pomiaru wielkosci obrazu okreslonego odcinka.Sposób pomiaru ogniskowej wedlug wynalazku ilustruje fig. 1 przedstawiajaca schemat ideowy ukladu pomiarowego. Uklad pomiarowy sklada sie z obiektywu kolimatora K, w którego plaszczyznie przedmiotowej P znajduja sie dwa punkty swietlne A i B oraz z obiektywu badanego O, w którego plaszczyznie obrazowej tworza sie obrazy A', B' 4 punktów A i B. Pomiar przeprowadza sie w na¬ stepujacy sposób: w plaszczyznie przedmiotowej P ukladu pomiarowego umieszcza sie dwa stale punkty swietlne A i B umieszczone symetrycznie 5 po obu stronach osi optycznej ukladu pomiarowego.Wówczas w plaszczyznie ogniskowej P' badanego obiektywu O utworza sie obrazy tych punktów A' i B' w odleglosci zaleznej od ogniskowej obiek¬ tywu O.Pomiar odcinka AB" pozwala na obliczenie szu¬ kanej ogniskowej z podanego poprzednio wzoru.Dlugosc odcinka A'B' odczytuje sie fotoelektrycz¬ nie przez przesuwanie wzdluz odcinka A'B' szczeli¬ ny razem z umieszczonym za nia fotoelamentem na tle podzialki liniowej. Podzialka ta moze byc wykonana np. w postaci siatki dyfrakcyjnej, której rysy odczytywane fotoelektrycznie przez mikroskop dadza impulsy elektryczne o ilosci proporcjonalnej do drogi optycznej przebytej przez szczeline. Zlicza¬ nie impulsów sterowane jest przez fotoelement, który pod wplywem impulsu swietlnego w punkcie A' odblokowuje uklad liczacy impulsy, a pod wply¬ wem impusu swietlnego w punkcie B — uklad ten zablokowuje.Urzadzenie do stosowania sposobu pomiaru ognis¬ kowej wedlug wynalazku jest przedstawione w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 2 przedstawia schemat przyrzadu pomiarowego. W sklad przyrzadu pomiarowego wchodzi kolimator skladajacy sie z obiektywu 1 oraz umieszczonej w jego plaszczynie ogniskowej przeslony 2 z dwiema szczelinami 3 i 4 oswietlonymi przez ustawiony z tylu za nimi zespól oswietlajacy 5; za obiektywem kolimatora 1 ustawia sie obiektyw mierzony 6 z przeslona aperturowa 7. Zespól odczytowy urzadze¬ nia sklada sie z przeslony & umieszczonej w plasz¬ czyznie ogniskowej obiektywu 6 w której znajduje sie szczelina odczytowa 9, a za nia ustawiony jest fotoelement 10. Polaczony z fotoelementem 10 gene¬ rator impulsów sklada sie z plytki z podzialka 11 polaczonej na stale z przeslona 8, poruszajacej sie w peku promieni wychodzacych z oswietlacza 14 a wpadajacych do mikroskopu odczytowego 12, za którym znajduje sie fotoelement 13. Z fotoelemen¬ tem 10 sprzezony jest elektroniczny uklad steru¬ jacy 15 wraz z przelicznikiem 16. Przyrzad wypo¬ sazony jest równiez w zespól sluzacy do ustawia¬ nia mierzonego ukladu optycznego tak, by jego os optyczna pokryla sie z osia kolimatora, a plasz¬ czyzna ogiskowa z wybrana okreslona plaszczyzna, w sklad którego wchodzi mikroskop pomocniczy 17, znak 18 (np. podwójny krzyz) umieszczony w plasz¬ czyznie ogniskowej obiektywu mierzonego 6 oraz znak 19 (np. pojedynczy krzyz) umieszczony w ognisku przedmiotowyim obiektywu kolimatora 1.Ostry obraz obu krzyzy w mikroskopie 17, pierw¬ szego obserwowanego bezposrednio, a drugiego po¬ przez obiektyw kolimatora 1 i uklad mierzony 6, pozwoli na sprawdzenie ukladu mierzonego. Po¬ miar ogniskowej przy zastosowaniu omówionego wyzej urzadzenia przeprowadza sie w sposób na¬ stepujacy: po odpowiednim dla lokalizacji plasz¬ czyzny ogniskowej przymknieciu przyslony 7 obiek¬ tyw mierzony 6 nalezy ustawic w takim polozeniu,, by jego plaszczyzna ogniskowa pokryla sie z pla- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 605 szczyzna przyslony 8. Nastepnie przymyka sie, jesli to konieczne, przyslone 7 i przyslone 8 przesuwa sie z jednego skrajnego polozenia w drugie, tak by w miedzyczasie szczelina 9 pokryla sie z obrazami szczelin 3 i 4. Skrajne polozenia szczeliny 9 sa wówczas symetryczne wzgledem osi ukladu i tak dobrane, ze szczelina 9 znajdujac sie w nich jest w calym zakresie pomiarowym na zewnatrz obra-- zów szczelin 3 i 4. Wraz z ruchem szczeliny 9 na skutek ruchu plytki 11 fotoelement 13 wysyla im¬ pulsy, których ilosc jest proporcjonalna do drogi przebytej przez szczeline 9. Ruch szczeliny 9 musi miec wektor skierowany stale w tym samym kie¬ runku.Impulsy wysylane przez fotoelement 13, sa blo¬ kowane na drodze do przelicznika 16 przez uklad sterujacy 15, tak dlugo az obraz szczeliny 3 po¬ kryje sie ze szczelina 9.Wyslany wówczas sygnal przez fotoelement 10 odblokowuje uklad sterujacy, przez co przelicznik zacznie liczyc impulsy wysylane przez fotoelement 13. Uklad sterujacy ponownie zablokuje droge im¬ pulsom w momencie, gdy obraz szczeliny 4 pokryje sie ze szczelina 9 na skutek sygnalu wyslanego przez fotoelement 10.Tak wiec przelicznik wykaze ilosc impulsów pow¬ stalych w czasie, gdy szczelina 9 znajdowac sie bedzie miedzy obrazami szczelin 3 i 4, Znajac liczbe zarejestrowanych impulsów oraz stala siatki a^ wielkosc mierzonego obrazu y' mozna okreslic ze wzoru a tym samym ogniskowa obrazowa badanego obiek¬ tywu, wynosi Do pomiaru ogniskowej ukladów ujemnych oraz ukladów dodatnich z ogniskiem nierzeczywistym mozna zastosowac omawiana tutaj metode pomiaru, wprowadzajac miedzy obiektyw mierzony a przeslo¬ ne 8 dodatkowy obiektyw dodatni. Ogniskowa czolo¬ wa tego obiektywu musi byc tak dobrana, by mozli¬ we bylo otrzymanie obrazu rzeczywistego, którego przedmiotem jest urojony obraz, utworzony przez uklad mierzony. 6 PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Fotoelektryczny sposób pomiaru wielkosci ogniskowej ukladów optycznych, w którym pomiar 5 wielkosci obrazu lezacego w plaszczyznie ognisko¬ wej mierzonego ukladu przeprowadza sie przy za¬ stosowaniu ukladu Hartmanna-Porro, znamienny tym, ze polozenie plaszczyzny ogniskowej obrazo¬ wej mierzonego ukladu (6) wyznacza sie przy za- 2. J0 stosowaniu diafragmowania ukladu mierzonego za pomoca przyslony aperturowej (7) w stopniu zalez¬ nym od dlugosci ogniskowej mierzonego ukladu, jego korekcji i wymaganej dokladnosci pomiaru, a nastepnie w plaszczyznie tej przeprowadza sie me- 15 toda fotoelektryczna pomiar wielkosci obrazu przed¬ miotu nieskonczenie odleglego o znanej wielkosci katowej przy jak najmniejszym otworze wzglednym ukladu pomiarowego (6), ograniczonynr czuloscia zastosowanego fotoelemeritu (10): 20 2. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug za¬ strz. 1, skladajace sie z kolimatora, obiektywu mierzonego, zespolu odczytowego, generatora im¬ pulsów i elektronicznego ukladu sterujacego zna¬ mienne tym, ze posiada element ruchomy w posta- 25 ci plytki z podzialka (11) powodujacej w trakcie . ruchu powstawanie impulsów elektrycznych w ilosci proporcjonalnej do wielkosci mierzonego obrazu, polaczony z przyslona (8) zawierajaca szcze¬ line (9) umieszczona w plaszczyznie ogniskowej 30 mierzonego ukladu (6) oraz znajdujacy sie za ta szczelina fotoelement (10), który steruje zliczaniem impulsów tak, by policzone byly impulsy odpowia¬ dajace mierzonej wielkosci obrazu szczelin (3) i (4), utworzonego przez obiektyw kolimatora (1) i uklad 35 mierzony (6). 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze posiada mikroskop (17) sluzacy do ustawiania mierzonego ukladu (6) w takim polozeniu, by jego os optyczna pokryla sie z osia kolimatora (1), a 40 plaszczyzna ogniskowa lezala w okreslonej plasz¬ czyznie w której znajduje sie przyslona (8) ze szcze¬ lina odczytowa (9). 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze miedzy obiektywem kolimatora (1) a mierzonym ukladem (6) znajduje sie przyslona (7) pozwalajaca na plynna zmiane otworu wzglednego mierzonego ukladu.KI. 42h.38 65182 MKP G02b 15/14 Flq. f Fig.

2. Cena zl 10,— LZGraf. zam. 553. 25.11.72. 185 PL PL