RU2276778C1 - Method for determining distortion of long-focus objectives - Google Patents
Method for determining distortion of long-focus objectives Download PDFInfo
- Publication number
- RU2276778C1 RU2276778C1 RU2004135335/28A RU2004135335A RU2276778C1 RU 2276778 C1 RU2276778 C1 RU 2276778C1 RU 2004135335/28 A RU2004135335/28 A RU 2004135335/28A RU 2004135335 A RU2004135335 A RU 2004135335A RU 2276778 C1 RU2276778 C1 RU 2276778C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- distortion
- optical bench
- glass scale
- eyepiece
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано, в частности, при аттестации длиннофокусных крупногабаритных объективов для контроля радиальной дисторсии.The invention relates to the field of optical instrumentation and can be used, in particular, in the certification of long-focus large-sized lenses to control radial distortion.
Известен способ измерения дисторсии с помощью узловой точки. Он заключается в измерении с помощью микроскопа смещения автоколлимационного изображения тест-объекта при повороте испытуемого объектива относительно нулевого положения на симметричные углы. Но у этого способа недостаточная точность и сложность юстировки испытуемого объектива при установке задней узловой точки на ось вращения объективодержателя (Н.П.Гвоздева, К.И.Коркина "Теория оптических систем и оптические измерения", Москва "Машиностроение" 1981 г., с.364-365).A known method of measuring distortion using a nodal point. It consists in measuring with a microscope the displacement of the autocollimation image of the test object when the test lens is rotated relative to the zero position by symmetrical angles. But this method has insufficient accuracy and complexity of alignment of the test lens when installing the rear nodal point on the axis of rotation of the lens holder (N.P. Gvozdeva, K.I. Korkina "Theory of optical systems and optical measurements", Moscow "Engineering" 1981, p. .364-365).
Наиболее близким является способ определения дисторсии описанный в ОСТ 3-5396-83 "Аэрофотообъективы. Метод измерения радиальной фотограмметрической дисторсии". Он заключается в том, что испытуемый объектив закрепляют на поворотном устройстве оптической скамьи, совмещая плоскость входного зрачка объектива с вертикальной осью поворотного устройства. Закрепляют испытуемый объектив так, чтобы его первая линза была расположена со стороны зеркального объектива оптической скамьи, а за последней линзой испытуемого объектива помещают стеклянную шкалу перпендикулярно его оптической оси. Измерение радиальной фотограмметрической дисторсии сводится к измерению углов, под которыми видны изображения штрихов стеклянной шкалы, сначала по центру, а потом по полю зрения. Этот метод не дает высокого качества при измерении дисторсии у крупногабаритных длиннофокусных объективов.The closest is the method for determining distortion described in OST 3-5396-83 "Aerial lenses. Method for measuring radial photogrammetric distortion". It lies in the fact that the test lens is mounted on a rotary device of the optical bench, combining the plane of the entrance pupil of the lens with the vertical axis of the rotary device. The test lens is fixed so that its first lens is located on the side of the mirror lens of the optical bench, and behind the last lens of the test lens is placed a glass scale perpendicular to its optical axis. The measurement of radial photogrammetric distortion comes down to measuring the angles at which the images of the strokes of the glass scale are visible, first in the center and then in the field of view. This method does not provide high quality when measuring distortion in large telephoto lenses.
Задачей изобретения является создание способа определения дисторсии длиннофокусных объективов с улучшенными характеристиками.The objective of the invention is to provide a method for determining the distortion of telephoto lenses with improved characteristics.
Технический результат - повышение точности определения дисторсии длиннофокусных крупногабаритных объективов за счет исключения необходимости использования угломерных измерительных устройств.The technical result is to increase the accuracy of determining the distortion of long-focus large-sized lenses by eliminating the need to use goniometric measuring devices.
Это достигается тем, что в способе определения дисторсии длиннофокусных объективов, при котором закрепляют испытуемый объектив на поворотном устройстве оптической скамьи, совмещая плоскость входного зрачка объектива с вертикальной осью поворотного устройства, первую линзу испытуемого объектива располагают со стороны зеркального объектива оптической скамьи, а за последней линзой располагают стеклянную шкалу перпендикулярно оптической оси испытуемого объектива, далее совмещают перекрестие окуляра оптической скамьи с изображением в фокальной плоскости оптической скамьи стеклянной шкалы, при этом нулевой штрих находится на оптической оси испытуемого объектива, а изображение этого штриха - на оптической оси оптической скамьи, в отличие от известного, перекрестия двух окуляр-микрометров совмещают с изображением в фокальной плоскости оптической скамьи штрихов, расположенных симметрично относительно нулевого штриха стеклянной шкалы на небольшом расстоянии от него, и снимают отсчеты по двум микровинтам каждого окуляр-микрометра, затем поворачивают поворотное устройство объективодержателя оптической скамьи и совмещают перекрестия двух вышеуказанных окуляр-микрометров с изображениями штрихов стеклянной шкалы, расположенными по полю зрения испытуемого объектива, начиная с нулевого штриха, расстояние между этими штрихами на стеклянной шкале должно быть таким же, как и между вышеуказанными симметрично расположенными относительно нулевого штриха штрихами, и снимают отсчеты по двум микровинтам двух окуляр-микрометров.This is achieved by the fact that in the method for determining the distortion of telephoto lenses, in which the test lens is mounted on the rotary device of the optical bench, combining the plane of the entrance pupil of the lens with the vertical axis of the rotary device, the first lens of the test lens is placed on the side of the mirror lens of the optical bench, and behind the last lens place a glass scale perpendicular to the optical axis of the test lens, then combine the crosshair of the eyepiece of the optical bench with the image the focal plane of the optical bench of the glass scale, while the zero stroke is on the optical axis of the test lens, and the image of this bar is on the optical axis of the optical bench, in contrast to the well-known crosshairs of two eyepiece-micrometers combine with the image in the focal plane of the optical bench of the strokes located symmetrically with respect to the zero stroke of the glass scale at a small distance from it, and take readings of two micro-screws of each eyepiece-micrometer, then rotate the rotary device the lens holder of the optical bench and combine the crosshairs of the two aforementioned eyepiece micrometers with the images of the glass bar strokes located along the field of view of the test lens, starting from the zero stroke, the distance between these strokes on the glass scale should be the same as between the above symmetrically located relative to the zero stroke by strokes, and take readings on two microscrews of two eyepiece-micrometers.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 представлена схема расположения испытуемого объектива при измерении величин изображений участков стеклянной шкалы, расположенных по полю зрения испытуемого объектива.Figure 1 presents the layout of the test lens when measuring the magnitude of the images of the sections of the glass scale located along the field of view of the test lens.
На фиг.2 показана схема измерения величины участка стеклянной шкалы, расположенного симметрично относительно оптической оси объектива.Figure 2 shows a diagram for measuring the magnitude of a portion of a glass scale located symmetrically relative to the optical axis of the lens.
На фиг.3 представлены графики значений дисторсии крупногабаритного длиннофокусного объектива, измеренные способом по предлагаемому изобретению.Figure 3 presents graphs of the distortion values of a large telephoto lens, measured by the method according to the invention.
На фиг.4 представлены усредненные значения по тем же значениям дисторсии.Figure 4 presents the averaged values for the same distortion values.
На фиг.5 представлены графики значений дисторсии крупногабаритного длиннофокусного объектива, измеренных по ОСТ 3-5396-83 "Аэрофотообъективы. Метод измерения радиальной фотограмметрической дисторсии".Figure 5 presents graphs of the distortion values of a large telephoto lens, measured according to OST 3-5396-83 "Aerial lenses. Method for measuring radial photogrammetric distortion".
Испытуемый длиннофокусный объектив 1 (фиг.1) устанавливают на объективодержатель поворотного устройства (не показан) оптической скамьи так, чтобы плоскость входного зрачка испытуемого объектива 1 совпадала с вертикальной осью поворотного устройства, первая линза испытуемого объектива 1 была направлена в сторону зеркального объектива 2 оптической скамьи, а за последней линзой располагают стеклянную шкалу 3 перпендикулярно оптической оси объектива 1. Далее совмещают перекрестия окуляр-микрометров 4 и 5 (окуляр-микрометры расположены на оптических столиках 6 и 7 с микровинтами продольного и поперечного перемещения с ценой деления 0,01 мм) с расположенными симметрично относительно оптической оси объектива 1 (фиг.2) изображениями в фокальной плоскости оптической скамьи штрихов стеклянной шкалы 3, освещаемой лампой подсветки 9 -ЛБ40-2. Снимают отсчеты по микрометрическим винтам x'1, x'2. Разность (x'1-x'2) принимается за начало отсчета, поворачивают поворотное устройство на угол, соответствующий "i-му" интервалу стеклянной шкалы. Совмещают перекрестия окуляр-микрометров с изображениями штрихов, соответствующих "i-му" интервалу стеклянной шкалы. Снимают отсчеты x1, x2.The long-focus lens under test 1 (Fig. 1) is mounted on the lens holder of a rotary device (not shown) of the optical bench so that the plane of the entrance pupil of the
Вычисляют Δl±i величину, соответствующую разности размеров-изображений участка стеклянной шкалы, принятого за начало отсчета и измеряемого участка стеклянной шкалы 3:Calculate Δl ± i value corresponding to the difference in the size of the images of the section of the glass scale, taken as the reference point and the measured section of the glass scale 3:
Δl±i=(x'1-x'2)-(x1-x2)±i.Δl ± i = (x ' 1 -x' 2 ) - (x 1 -x 2 ) ± i .
Вычисляют величину изображения i-ого интервала стеклянной шкалы l±i по формулеThe image value of the i-th interval of the glass scale l ± i is calculated by the formula
l±i=l0-Δl±i.l ± i = l 0 -Δl ± i .
Где l0=f'CK·2·tg(α'/2),Where l 0 = f ' CK · 2 · tg (α' / 2),
где f'ск - фокусное расстояние оптической скамьи,where f ' ck is the focal length of the optical bench,
α' - угол, соответствующий интервалу шкалы линейки h, расположенному симметрично относительно оптической оси объектива (нулевой штрих совпадает с оптической осью объектива), когда объектив не развернут относительно оптической оси скамьи (фиг.2):α 'is the angle corresponding to the scale interval of the ruler h located symmetrically with respect to the optical axis of the lens (the zero stroke coincides with the optical axis of the lens) when the lens is not deployed relative to the optical axis of the bench (figure 2):
где f'об - фокусное расстояние объектива, предварительно измеренное угломерным способом в соответствии с ГОСТ 13095-85 "Объективы. Методы измерения фокусного расстояния".where f ' r is the focal length of the lens, previously measured by the goniometric method in accordance with GOST 13095-85 "Lenses. Methods of measuring the focal length".
Вычисляют угол α±i, соответствующий ±i интервалу шкалы, по формулеThe angle α ± i corresponding to ± i of the scale interval is calculated by the formula
Вычисляют угол А±i, соответствующий расстоянию от нулевого штриха до соответствующего ±i штриха, по формулеThe angle A ± i corresponding to the distance from the zero stroke to the corresponding ± i stroke is calculated by the formula
Определяют фотограмметрическое фокусное расстояние по формуле:The photogrammetric focal length is determined by the formula:
где d±i - интервал шкалы от нулевого штриха до соответствующего ±i штриха линейки. Вычисляют фотограмметрическую дисторсию по формуле:where d ± i is the scale interval from the zero stroke to the corresponding ± i stroke of the ruler. Photogrammetric distortion is calculated by the formula:
Yd±i=L±i-f'φ·tgA±i±Δ·tg2А±i, Yd ± i = L ± i -f 'φ · tgA ± i ± Δ · tg 2 A ± i,
±Δ - поправка на расстояние между точкой автоколлимации и точкой симметрии в соответствии с ОСТ3-5396-83 (знак минус соответствует отрицательным значениям интервалов шкалы линейки):± Δ - correction for the distance between the autocollimation point and the point of symmetry in accordance with OST3-5396-83 (the minus sign corresponds to negative values of the intervals of the ruler scale):
Оптическая дисторсия находится по формуле:Optical distortion is found by the formula:
y0±i=d±i-f'об·tgA±i±Δ·tg2A±i.y 0 ± i = d ± i -f ' about · tgA ± i ± Δ · tg 2 A ± i .
Таким образом, данный способ определения дисторсии длиннофокусных объективов основан на измерении разницы между линейной величиной изображения в фокальной плоскости скамьи участка стеклянной шкалы, расположенной симметрично относительно оптической оси испытуемого объектива и изображениями таких же участков стеклянной шкалы, расположенных по полю зрения испытуемого объектива. В данном случае нет необходимости использовать угломерные приборы, которые необходимо использовать по методу определения дисторсии, описанном в ОСТ 3-5396-83 "Аэрофотообъективы. Метод измерения радиальной фотограмметрической дисторсии", а линейные измерения производятся с большей точностью, так как участок стеклянной шкалы наблюдается в фокальной плоскости оптической скамьи при большом видимом увеличенииThus, this method for determining the distortion of telephoto lenses is based on measuring the difference between the linear magnitude of the image in the focal plane of the bench of the glass scale section located symmetrically with respect to the optical axis of the test lens and images of the same glass scale sections located along the field of view of the test lens. In this case, there is no need to use goniometer devices that must be used according to the method of determining distortion described in OST 3-5396-83 "Aerial lenses. Method for measuring radial photogrammetric distortion", and linear measurements are made with greater accuracy, since a portion of the glass scale is observed in focal plane of an optical bench at high visible magnification
где f'ск - фокусное расстояние оптической скамьи,where f ' ck is the focal length of the optical bench,
f'об - фокусное расстояние испытуемого объектива,f ' about - the focal length of the test lens,
Гок - видимое увеличение окуляра.G ok - a visible increase in the eyepiece.
Для сравнительного анализа были проведены многократные измерения дисторсии крупногабаритного длиннофокусного объектива по ОСТ 3-5396-83 "Аэрофотообъективы. Способ измерения радиальной фотограмметрической дисторсии" (графики результатов представлены на фиг.5) и способом определения дисторсии у длиннофокусных крупногабаритных объективов (графики результатов испытаний приведены на фиг.3, фиг.4), результаты которых сравнивались с расчетными значениями дисторсии испытуемого объектива.For comparative analysis, multiple measurements of the distortion of a large-sized telephoto lens according to OST 3-5396-83 "Aerial lenses. A method of measuring radial photogrammetric distortion" (graphs of the results are shown in Fig. 5) and a method for determining distortion in telephoto large-sized lenses (test results graphs are shown in figure 3, figure 4), the results of which were compared with the calculated values of the distortion of the test lens.
Была произведена статистическая обработка результатов при доверительной вероятности Р=0,95. Доверительные границы (случайной погрешности результата измерения определялись по формулеStatistical processing of the results was performed with a confidence probability of P = 0.95. Confidence limits (random errors of the measurement result were determined by the formula
ε=±t·S,ε = ± t · S,
где t - коэффициент Стьюдента (t-3,182 для 3-х измерений по ОСТ 3-5396-83 "Аэрофотообъективы. Способ измерения радиальной фотограмметрической дисторсии"; t=2,776 для 5-ти измерений способом определения дисторсии у длиннофокусных крупногабаритных объективов), S - среднее квадратическое отклонение арифметической середины результатов измерений.where t is the Student's coefficient (t-3,182 for 3 measurements according to OST 3-5396-83 "Aerial lenses. The method of measuring radial photogrammetric distortion"; t = 2,776 for 5 measurements by the method of determining distortion in long-focus large-sized lenses), S - standard deviation of the arithmetic mean of the measurement results.
Доверительные границы ε случайной погрешности результата измерения оптической дисторсии в точках поля зрения испытуемого объектива для способа описанного в ОСТ 3-5396-83 составила ±0,0742 мм, для способа определения дисторсии у длиннофокусных крупногабаритных объективов ±0,0082 мм. Доверительные границы ε случайной погрешности результата измерения фотограмметрической дисторсии в точках поля зрения испытуемого объектива для первого способа составила ±0,0768 мм, для второго способа ±0,0032 мм.The confidence limits ε of the random error of the optical distortion measurement result at the points of the field of view of the test lens for the method described in OST 3-5396-83 were ± 0.0742 mm, for the method for determining distortion for long-focus large-sized lenses ± 0.0082 mm. The confidence limits ε of the random error of the result of measuring the photogrammetric distortion at the points of the field of view of the test lens for the first method was ± 0.0768 mm, for the second method ± 0.0032 mm.
Максимальное отклонение среднего арифметического значения оптической дисторсии от расчетного значения составило для первого способа ±0,0312 мм, для второго способа ±0,0020 мм. Максимальное отклонение среднего арифметического значения фотограмметрической дисторсии от расчетного значения составило для первого способа ±0,0328 мм, для второго способа ±0,0022 мм.The maximum deviation of the arithmetic mean of the optical distortion from the calculated value was ± 0.0312 mm for the first method, ± 0.0020 mm for the second method. The maximum deviation of the arithmetic mean of the photogrammetric distortion from the calculated value was ± 0.0328 mm for the first method, ± 0.0022 mm for the second method.
Как видно, способ определения дисторсии у длиннофокусных крупногабаритных объективов значительно превосходит способ контроля по ОСТ 3-5396-83 "Аэрофотообъективы. Способ измерения радиальной фотограмметрической дисторсии" по точности измерения.As you can see, the method for determining distortion in long-focus large-sized lenses significantly exceeds the control method according to OST 3-5396-83 "Aerial lenses. The method of measuring radial photogrammetric distortion" in terms of measurement accuracy.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004135335/28A RU2276778C1 (en) | 2004-12-03 | 2004-12-03 | Method for determining distortion of long-focus objectives |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004135335/28A RU2276778C1 (en) | 2004-12-03 | 2004-12-03 | Method for determining distortion of long-focus objectives |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2276778C1 true RU2276778C1 (en) | 2006-05-20 |
Family
ID=36658382
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004135335/28A RU2276778C1 (en) | 2004-12-03 | 2004-12-03 | Method for determining distortion of long-focus objectives |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2276778C1 (en) |
-
2004
- 2004-12-03 RU RU2004135335/28A patent/RU2276778C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ОСТ 3-5396-83 "Аэрофотообъективы. Метод измерения радиальной фотограмметрической дисторсии". * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100654248B1 (en) | Eccentricity measuring method and eccentricity measuring apparatus | |
CN103093676B (en) | Spectrometer digitalized reading device | |
CN100526832C (en) | Off-axis reflection optical lens focus detection method | |
CN111964600A (en) | High-precision biaxial optical extensometer and measuring method based on bidirectional view field separation | |
US3846008A (en) | Measurement microscope | |
CN214747819U (en) | Multifunctional photoelectric detection collimator and theodolite verification system | |
US2460515A (en) | Calibrated retardation plate for measuring birefringence and method of making same | |
CN201191183Y (en) | Optical height measuring equipment | |
RU2276778C1 (en) | Method for determining distortion of long-focus objectives | |
RU2519512C1 (en) | Device to measure angular and linear coordinates of object | |
CN104515671B (en) | Method for precisely measuring focal distance of superlong-focal-distance space camera | |
RU2528272C1 (en) | Method to determine residual sphericity of reflecting surface | |
Wyant | 1.0 measurement of paraxial properties of optical systems | |
RU2478185C1 (en) | Apparatus for determining spatial orientation of objects | |
US1524089A (en) | Measuring device | |
US20030128360A1 (en) | Elllipsometer and precision auto-alignment method for incident angle of the ellipsometer without auxiliary equipment | |
KR200372906Y1 (en) | Apparatus for measuring lens focal length and eccentricity | |
Washer et al. | Calibration of precision airplane mapping cameras | |
US2960912A (en) | Alignment telescope with lens arrangement for infinity focus adjustment | |
EP0288562B1 (en) | Method and apparatus for measuring magnification power of a magnifying aid | |
RU2316726C1 (en) | Method for measuring small deformations of structure material | |
SU1295229A1 (en) | Device for measuring zenith distances and refraction | |
Coyle et al. | Characterization of an alignment procedure using an air bearing and off-the-shelf optics | |
Hermann | Calibration of an autocollimator (method and uncertainty) | |
SU44047A1 (en) | Mesh device for optical devices |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QA4A | Patent open for licensing |