RU59828U1

RU59828U1 - DEVICE FOR MEASURING OPTICAL PROPERTIES AND CARTOGRAPHING OF OPTICAL OBJECTS (OPTIONS)

Info

Publication number: RU59828U1
Application number: RU2005133575/22U
Authority: RU
Inventors: Петр Вохмин; Иван Иванович Климовский
Original assignee: Петр Вохмин; Иван Иванович Климовский
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2005-11-01
Publication date: 2006-12-27

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к оптике, в частности к области измерений и контроля оптических свойств различных оптических элементов и узлов, и может быть использована в оптическом приборостроении и при производстве асферической оптики. Прибор содержит точечный источник излучения и светоделительный элемент, коллимирующее устройство, исследуемый оптический объект, фиксируемый на оси прибора держателем, подвижный проекционный экран в виде вращающегося диска, закрепленного на валу электродвигателя, позиционирующее устройство, приводной механизм и электродвигатель, цифровое фотографирующее устройство в виде цифровой или фотокамеры, устройство обработки изображения и управления, выполненное в виде компьютера, содержащего устройство сопряжения с фотографирующим устройством и устройство ввода-вывода. В приборе по второму варианту отсутствует коллимирующее устройство.The proposed utility model relates to optics, in particular to the field of measurement and control of the optical properties of various optical elements and assemblies, and can be used in optical instrumentation and in the production of aspherical optics. The device contains a point source of radiation and a beam splitting element, a collimating device, an optical object under study, fixed on the axis of the device by a holder, a movable projection screen in the form of a rotating disk mounted on a motor shaft, a positioning device, a drive mechanism and an electric motor, a digital photographing device in the form of a digital or cameras, image processing and control device, made in the form of a computer containing a device for interfacing with a photographing device and an I / O device. In the device according to the second embodiment, there is no collimating device.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к оптике, в частности к области измерения и контроля оптических свойств различных оптических элементов и узлов и может быть использована в оптическом приборостроении, в оптической промышленности и, в особенности, в производстве асферической оптики.The proposed utility model relates to optics, in particular to the field of measurement and control of the optical properties of various optical elements and assemblies, and can be used in optical instrumentation, in the optical industry, and especially in the production of aspherical optics.

Известны различные устройства для картографирования оптических объектов. В одних устройствах, как например в описанном в патенте США 4 810 895 (Oded Kafri, Ilana Glatt "Method and Apparatus for Optical Examination of an Object Particularly by Moire Ray Deflection Mapping" Patent US 4810895, Mar.7, 1989) приборе для картографирования оптических объектов используется метод измерения отклонения объектом лучей света посредством получения и анализа муарового узора. В этом устройстве для определения оптические свойства объекта создается расходящийся пучок прямого света от точечного источника, этот пучок пропускается сквозь первую оптическую систему, включающую исследуемый (измеряемый) объект. Эта система возвращает свет, отраженный от исследуемого объекта в виде сходящегося пучка обратно к точечному источнику, причем он не достигает точечного источника, будучи отклонен во вторую оптическую систему, которая коллимирует этот пучок отраженного света. После этого коллимированный пучок проходит сквозь первый и второй линейчатые растры или решетки Рончи, ориентированные соответствующим образом друг относительно друга, с целью получения муарового узора, анализ которого дает информацию об оптических свойствах исследуемого объекта.Various devices for mapping optical objects are known. In some devices, such as the one described in US Pat. No. 4,810,895 (Oded Kafri, Ilana Glatt "Method and Apparatus for Optical Examination of an Object Particularly by Moire Ray Deflection Mapping" Patent US 4,810,895, Mar. 7, 1989) optical objects, a method is used to measure the deflection of light rays by an object by obtaining and analyzing a moire pattern. In this device, to determine the optical properties of an object, a diverging beam of direct light from a point source is created, this beam is transmitted through the first optical system, which includes the studied (measured) object. This system returns the light reflected from the studied object in the form of a converging beam back to the point source, and it does not reach the point source, being rejected into the second optical system, which collimates this beam of reflected light. After this, the collimated beam passes through the first and second line Raster or Ronchi lattices, oriented accordingly relative to each other, in order to obtain a moire pattern, the analysis of which gives information about the optical properties of the object under study.

В патенте США №5825476 (Mark Abitbol et. al. "Apparatus for mapping Optical Elements," Patent US 5825476, Oct. 20, 1998) описывается устройство на базе классического метода Шака-Гартмана (Hartmann, J., "Bemerkungen uber den Bau und die Justirung von Spectrographen," Zt. Instrumentenkd., 20, 47 (1900), Shack, R.V. and B.C.Platt, "Production and Use of a Lenticular Hartmann Screen" J. Opt. Soc. Am., 61, 656 (1971)) позволяющее картографировать оптические свойства объектов. Это устройство US Patent No. 5,825,476 (Mark Abitbol et. Al. "Apparatus for mapping Optical Elements," Patent US 5825476, Oct. 20, 1998) describes a device based on the classical Shack-Hartmann method (Hartmann, J., "Bemerkungen uber den Bau und die Justirung von Spectrographen, "Zt. Instrumentenkd., 20, 47 (1900), Shack, RV and BCPlatt," Production and Use of a Lenticular Hartmann Screen "J. Opt. Soc. Am., 61, 656 (1971 )) allows you to map the optical properties of objects. This device

содежит источник света, освещающий оптический объект, матрицу микролинз, которая делит пучок света, прошедший сквозь объект, на множество световых пучков. Последние проецируют на матовый экран соответствующее число микро-изображений источника света, которые фиксируются видеокамерой и направляются в компьютер для обработки и сравнения результатов с контрольным изображением.It contains a light source illuminating an optical object, an array of microlenses, which divides the light beam passing through the object into many light beams. The latter project on the matte screen the corresponding number of micro-images of the light source, which are captured by a video camera and sent to a computer for processing and comparing the results with the control image.

Патент США №6496253 и соответствующий европейский патент №1061329 (Р.A.Vokhmin "Method and System for Automatic Non-Contact Measurements of Optical Properties of Optical Objects," Patent US 6075591, Dec. 17, 2002) содержат описание метода и устройства дла автоматического бесконтактного картографирования оптических объектов. В описанном методе оптические свойства объектов измеряются посредством системы, состоящей из источника света, освещающего прецезионный контрольный геометрический растр в виде сетчатого или клеточного поля. Изображение растра фиксируется сквозь исследуемый объект с помощью расположенной на оптической оси системы видеокамеры, снабженной объективом, и впоследствии обрабатывается с помощью компьютера методом сравнения с изображением растра, полученным в отсутствие объкта, для получения информации об оптических свойствах исследуемого объекта.US patent No. 6496253 and the corresponding European patent No. 1061329 (P. A. Vokhmin "Method and System for Automatic Non-Contact Measurements of Optical Properties of Optical Objects," Patent US 6075591, Dec. 17, 2002) describe the method and device for automatic non-contact mapping of optical objects. In the described method, the optical properties of objects are measured using a system consisting of a light source illuminating a precision control geometric raster in the form of a mesh or cell field. The image of the raster is captured through the object under investigation using a video camera system equipped with a lens located on the optical axis and is subsequently processed using a computer by comparison with the image of the raster obtained in the absence of an object to obtain information about the optical properties of the object under study.

Основными недостатками вышеперечисленных устройств являются, во-первых, достаточно низкое пространственное разрешение, составляющее 20-30 точек на диаметре линзы. То есть такие измерения дают усредненные по достаточно большой площади значения измеряемых величин, что, например, при диаметре прогрессивной линзы 70-75 мм, дает пространственное разрешение, соизмеримое с размерами коридора нормального зрения с плавно меняющейся диоптрийностью, характерная ширина которого, являющаяся одной из важнейших величин для таких линз, может не превышать 3,5 мм. Вторым, хотя и менее критичным, недостатком вышеуказанных систем является относительно большой объем необходимых вычислений про обработке изображений с целью получения топологических карт измеряемых оптических объектов, что требует достаточно большого машинного времени, чем ограничивает возможности применения таких систем для оперативного контроля оптических объектов в процессе их производства.The main disadvantages of the above devices are, firstly, a fairly low spatial resolution of 20-30 points on the diameter of the lens. That is, such measurements give measured values averaged over a sufficiently large area, which, for example, with a progressive lens diameter of 70-75 mm, gives a spatial resolution that is comparable with the dimensions of the normal vision corridor with smoothly changing diopter, whose characteristic width, which is one of the most important values for such lenses may not exceed 3.5 mm. The second, although less critical, drawback of the above systems is the relatively large amount of necessary calculations for image processing in order to obtain topological maps of the measured optical objects, which requires a sufficiently large machine time, which limits the possibility of using such systems for the operational control of optical objects in the process of their production .

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является прибор, описанный в патенте США №6075591 и в соответствующем европейском патенте №0856728, Closest to the proposed technical solution is the device described in US patent No. 6075591 and in the corresponding European patent No. 0856728,

предназначенный для обнаружения дефектов оптических объектов, представляющих собой мелкомасштабные локальные изменения оптичесой силы объекта, такие как волны, лунки и бугорки на поверхности отражающих и преломляющих элементов и неоднородности показателя преломления материала оптических элементов, работающих на пропускание. Описанный прибор содержит осветительное устройство, создающее расходящийся пучок зондирующего излучения, освещяющего исследуемый оптический объект таким образом, что каждая его точка освещается под единственным углом падающего излучения и формирующий таким образом теневой узор объекта на проекционном экране, фотографирующе устройство в виде цифровой видеокамеры с объективом, имеющим малое относительное отверстие, фиксирует изображение теневого узора сквозь исследуемый объект таким образом, что лучи, формирующие указанное изображение, проходят через каждую точку оптического объекта под тем же углом, под которым она освещалась, устройство обработки изображения в виде компьютера с устройством сопряжения с видеокамерой и соответствующим программным обеспечением осуществляет анализ полученного изображения. ("Optical Method and Apparatus for Detecting Low Frequency Defects" Patent US 6075591, Jun. 13, 2000, прототип).designed to detect defects in optical objects, which are small-scale local changes in the optical power of an object, such as waves, holes, and bumps on the surface of reflective and refractive elements and the inhomogeneity of the refractive index of the material of optical transmission elements. The described device contains a lighting device that creates a diverging beam of probe radiation illuminating the optical object under study in such a way that each point of it is illuminated at a single angle of incident radiation and thus forming a shadow pattern of the object on the projection screen photographing the device in the form of a digital video camera with a lens having a small relative aperture captures the image of the shadow pattern through the object under study in such a way that the rays forming the specified image of passes through each point of the optical object at the same angle at which it is illuminated, an image processing apparatus in the form of a coupling device with a video camera and appropriate computer software analyzes the image obtained. ("Optical Method and Apparatus for Detecting Low Frequency Defects" Patent US 6075591, Jun. 13, 2000, prototype).

В этом приборе осветительное устройство выполнено в виде точечного источника света и полупрозрачного зеркала, расположенного на оптической оси прибора и направляющего зондирующее излучение вдоль этой оси на исследуемый оптический объект. Для обеспечения условия равенства углов падения лучей, освещающих исследуемый оптический объект, и лучей, используемых для фотографической регистрации, точечный источник излучения и входная апертура объектива видеокамеры должны располагаться на оптической оси системы и на одинаковом расстоянии от исследуемого оптического объекта, т.е. должны совпадать в пространстве. Применение полупрозрачного зеркала позволяет обеспечить требуемое взаимное расположение точечного источника и фотографирующего устройства, лучи света, используемые для построения изображения теневой картинки, к которому проходят сквозь полупрозрачное зеркало. При этом предлагаются различные варианты построения прибора, которые могут быть применены для контроля как прозрачных преломляющих так и отражающих оптических объектов, имеющих большой диапазон оптических характаристик. Указывается также, что этот прибор может быть использован для локальных, с высокой плотностью, измерений и картографирования In this device, the lighting device is made in the form of a point light source and a translucent mirror located on the optical axis of the device and directing the probe radiation along this axis to the studied optical object. In order to ensure that the angles of incidence of the rays illuminating the optical object under study and the rays used for photographic registration are equal, the point source of radiation and the input aperture of the camera lens should be located on the optical axis of the system and at the same distance from the studied optical object, i.e. must match in space. The use of a translucent mirror allows you to provide the desired relative position of the point source and the photographing device, the rays of light used to construct the image of the shadow image, which pass through the translucent mirror. At the same time, various options for constructing the device are proposed, which can be used to control both transparent refracting and reflecting optical objects having a wide range of optical characteristics. It is also indicated that this device can be used for local, high-density measurements and mapping.

оптических объектов. Здесь и далее термин локальные измерения означает, что измерения могут осуществляться для каждой точки или, точнее, для каждой элементарной площадки объекта, размеры которой определяются величиной пикселя цифрового фотографирующего устройства, отдельно и независимо от соседних точек.optical objects. Hereinafter, the term local measurements means that measurements can be performed for each point or, more precisely, for each elementary site of an object, the dimensions of which are determined by the pixel value of a digital photographing device, separately and independently of neighboring points.

Такому прибору для картографирования оптических объектов присущи следующие недостатки. Невозможность отличить вариации яркости изображения теневого узора, вызванные изменениями сферической и цилиндрической диоптрийностей, позволяет исследовать только объекты, для которых заведомо извесно, что у них отсутствует либо сферическая, либо цилиндрическая диоптрийность. Действительно, положительные изменения и сферической и цилиндрической диоптрийностей оба сопровождаются увеличением яркости теневой картинки и не позволяют отличить первое от второго. Более того, описанное устройство позволяет измерять только относительные величины оптической силы объектов, поскольку приведенные в описании патента формулы содержат неопределенные константы, зависящие не только от параметров системы, но и от характеристик исследуемого оптического объекта, вообще говоря, неизвестных, таких как их коэффициенты пропускания и отражения. Кроме того, поскольку величина измеряемого фокусного расстояния несколько изменяется в зависимости от способа измерения, а именно, в каком пучке - коллимированном, расходящемся или сходящемся - происходят измерения, стандартным считается измерение в коллимированном пучке. В данной же системе предлагается измерять оптическую силу в расходящемся пучке, что не соответствует общепринятым нормам.The following disadvantages are inherent in such a device for mapping optical objects. The inability to distinguish variations in the brightness of the image of the shadow pattern caused by changes in the spherical and cylindrical diopter, allows you to study only objects for which it is known that they lack either a spherical or cylindrical diopter. Indeed, positive changes in both spherical and cylindrical dioptries are both accompanied by an increase in the brightness of the shadow image and do not distinguish the first from the second. Moreover, the described device allows you to measure only the relative values of the optical power of objects, because the formulas given in the patent description contain indefinite constants, depending not only on the system parameters, but also on the characteristics of the studied optical object, generally unknown, such as their transmittance and reflection. In addition, since the magnitude of the measured focal length varies slightly depending on the measurement method, namely, in which beam — collimated, diverging, or converging — the measurements take place, measurement in a collimated beam is considered standard. In the same system, it is proposed to measure the optical power in a diverging beam, which does not correspond to generally accepted standards.

Предлагаемая полезная модель решает техническую задачу локальных с высокой плотностью измерений и картографирования прозрачных преломляющих и отражающих оптических объектов, имеющих одновременно сферическую и цилиндрическую составляющие оптической силы.The proposed utility model solves the technical problem of local, high-density measurements and mapping of transparent refractive and reflective optical objects having both spherical and cylindrical components of the optical power.

Поставленная техническая задача по первому варианту полезной модели решается за счет того, что в приборе для измерения оптических свойств и картографирования преломляющих оптических объектов, содержащем осветительное устройство, исследуемый оптический объект, проекционный экран, фотографирующее устройство и устройство обработки изображений и управления, при этом осветительное устройство выполнено в виде точечного источника, создающего расходящийся The technical task of the first embodiment of the utility model is solved due to the fact that in the device for measuring optical properties and mapping refractive optical objects, comprising a lighting device, an optical object under study, a projection screen, a photographing device and an image processing and control device, while the lighting device made in the form of a point source creating a diverging

световой пучок и светоделительного элемента, расположенного на оптической оси прибора под углом к ней, равным половине угла между осями прибора и точечного источника, исследуемый оптический объект, располагается на оптической оси прибора после светоделительного элемента осветительного устройства так, чтобы его оптическая ось была параллельна оптической оси прибора или составляла с ней небольшой угол, проекционный экран, расположен на оптической оси прибора по другую сторону от исследуемого оптического объекта, фотографирующее устройство выполнено в виде расположенной на оптической оси прибора цифровой видео- или фото-камеры с объективом, имеющим малое относительное отверстие, при этом точечный источник и входная апертура объектива фотографирующего устройства равноудалены от светоделительного элемента и размещены таким образом, чтобы мнимое изображение точечного источника в светоделительном элементе совпадало со входной апертурой объектива фотографирующего устройства, устройство обработки изображений и управления выполнено в виде компьютера, содержащего устройство сопряжения с цифровым фотографирующим устройством, устройство ввода-вывода и программное обеспечение, предназначенное для анализа полученных изображений, оптическая схема прибора содержит коллимирующее устройство, выполненное в виде одиночной пложительной линзы или линзовой системы с минимумом сферических аберраций и расположенное на оптической оси прибора между светоделительным элементом и оптическим объектом на расстоянии от входной апертуры объектива фотографирующего устройства, равном фокусному расстоянию коллимирующего устройства, а проекционный экран выполнен в виде подвижного устройства, перемещаемого вдоль оптической оси системы и снабженного позиционирующим устройством с электромеханическим приводом, управляемым устройством обработки изображений и управления через устройство ввода-вывода.the light beam and the beam splitting element located on the optical axis of the device at an angle to it equal to half the angle between the axes of the device and the point source, the studied optical object is located on the optical axis of the device after the beam splitting element of the lighting device so that its optical axis is parallel to the optical axis of the device or made a small angle with it, the projection screen is located on the optical axis of the device on the other side of the studied optical object, photographing the device The arrangement is made in the form of a digital video or photo camera located on the optical axis of the device with a lens having a small relative aperture, while the point source and the input aperture of the lens of the photographing device are equidistant from the beam splitter element and placed so that the imaginary image of the point source in the beam splitter element coincided with the input aperture of the lens of the photographing device, the image processing and control device is made in the form of a computer containing The interface with a digital photographing device, an input / output device and software for analyzing the images obtained, the optical circuit of the device contains a collimating device made in the form of a single positive lens or lens system with a minimum of spherical aberrations and located on the optical axis of the device between the beam splitting element and an optical object at a distance from the input aperture of the lens of the photographing device equal to the focal length of the collimir a projection screen, and the projection screen is made in the form of a movable device that moves along the optical axis of the system and is equipped with a positioning device with an electromechanical drive controlled by an image processing and control device via an input-output device.

Поставленная техническая задача по второму варианту полезной модели решается за счет того, что в приборе для измерения оптических свойств и картографирования фронтальных поверхностей преломляющих оптических объектов с вогнутой сферической известного радиуса кривизны задней повехностью, содержащем осветительное устройство, исследуемый оптический объект, проекционный экран, фотографирующее устройство и устройство обработки изображений и управления, при этом осветительное устройство выполнено в виде точечного источника, создающего расходящийся световой пучок и светоделительного элемента, расположенного на The technical task of the second embodiment of the utility model is solved due to the fact that in the device for measuring optical properties and mapping the front surfaces of refracting optical objects with a concave spherical radius of curvature of the rear surface containing a lighting device, an optical object under study, a projection screen, a photographing device, and device for image processing and control, while the lighting device is made in the form of a point source, creating diverging light beam and a beam splitting element located on

оптической оси прибора под углом к ней, равным половине угла между осями прибора и точечного источника, исследуемый оптический объект, располагается на оптической оси прибора после светоделительного элемента осветительного устройства, проекционный экран расположен на оптической оси прибора по другую сторону от исследуемого оптического объекта, фотографирующее выполнено устройство в виде расположенной на оптической оси прибора цифровой видео- или фото-камеры с объективом, имеющим малое относительное отверстие, при этом, точечный источник и входная апертура объектива фотографирующего устройства равноудалены от светоделительного элемента и размещены таким образом, чтобы мнимое изображение точечного источника в светоделительном элементе совпадало со входной апертурой объектива фотографирующего устройства, устройство обработки изображений и управления выполнено в виде компьютера, содержащего устройство сопряжения с цифровым фотографирующим устройством, устройство ввода-вывода и программное обеспечение, предназначенное для анализа полученных изображений, исследуемый оптический объект расположен так, чтобы центр кривизны его задней поверхности находился на оптической оси прибора и совпадал с положением входной апертуры фотографирующего устройства, а проекционный экран выполнен в виде подвижного устройства, перемещаемого вдоль оптической оси системы и снабженного позиционирующим устройством с электромеханическим приводом, управляемым устройством обработки изображений и управления через устройство ввода-вывода.the optical axis of the device at an angle to it equal to half the angle between the axes of the device and the point source, the studied optical object is located on the optical axis of the device after the beam splitting element of the lighting device, the projection screen is located on the optical axis of the device on the other side of the studied optical object, photographing is performed device in the form of a digital video or photo camera located on the optical axis of the device with a lens having a small relative aperture, while the point source the receiver and the input aperture of the lens of the photographing device are equidistant from the beam splitting element and placed so that the imaginary image of the point source in the beam splitting element coincides with the input aperture of the lens of the photographing device, the image processing and control device is made in the form of a computer containing an interface with a digital photographing device, input-output device and software for analyzing received images the blown optical object is located so that the center of curvature of its rear surface is on the optical axis of the device and coincides with the position of the input aperture of the photographing device, and the projection screen is made in the form of a movable device that moves along the optical axis of the system and is equipped with a positioning device with an electromechanical drive controlled by the device image processing and control through an input / output device.

Поставленная техническая задача по третьему варианту полезной модели решается за счет того, что в приборе для измерения оптических свойств и картографирования отражающих оптических объектов, содержащем осветительное устройство, исследуемый оптический объект, проекционный экран, фотографирующее устройство и устройство обработки изображений и управления, при этом осветительное устройство выполнено в виде точечного источника, создающего расходящийся световой пучок и светоделительного элемента, расположенного на оптической оси прибора под углом к ней, равным половине угла между осями прибора и точечного источника, исследуемый оптический объект располагается на оптической оси прибора после светоделительного элемента осветительного устройства так, чтобы его оптическая ось составляла с оптической осью прибора достаточно большой угол около 45°, проекционный экран, расположен на расстоянии от иследуемого оптического объекта, превышающем 0,7 его диаметра, так, что его ось составляет с The technical task of the third embodiment of the utility model is solved due to the fact that in the device for measuring optical properties and mapping reflective optical objects, comprising a lighting device, an optical object under study, a projection screen, a photographing device and an image processing and control device, while the lighting device made in the form of a point source creating a diverging light beam and a beam splitting element located on the optical axis of the device at an angle to it equal to half the angle between the axes of the device and the point source, the studied optical object is located on the optical axis of the device after the beam splitting element of the lighting device so that its optical axis makes a sufficiently large angle of about 45 ° with the optical axis of the device, the projection screen, located at a distance from the investigated optical object in excess of 0.7 of its diameter, so that its axis is

осью прибора угол, равный удвоенному углу между оптическими осями объекта и прибора и пересекается с последней вблизи поверхности исследуемого оптического объекта, фотографирующее устройство выполнено в виде расположенной на оптической оси прибора цифровой видео- или фото-камеры с объективом, имеющим малое относительное отверстие, при этом точечный источник и входная апертура объектива фотографирующего устройства равноудалены от светоделительного элемента и размещены таким образом, чтобы мнимое изображение точечного источника в светоделительном элементе совпадало со входной апертурой объектива фотографирующего устройства, устройство обработки изображений и управления выполнено в виде компьютера, содержащего устройство сопряжения с цифровым фотографирующим устройством, устройство ввода-вывода и программное обеспечение, предназначенное для анализа полученных изображений, оптическая схема прибора содержит коллимирующее устройство, расположенное на оптической оси прибора, между светоделительным элементом и оптическим объектом и выполненное в виде одиночной положительной линзы или линзовой системы с минимумом сферических аберраций и расположенное на оптической оси прибора между светоделительным элементом и оптическим объектом на расстоянии от входной апертуры объектива фотографирующего устройства, равном фокусному расстоянию коллимирующего устройства, а проекционный экран выполнен в виде подвижного устройства, перемещаемого вдоль оси экрана перпендикулярно плоскости его поверхности и снабженного позиционирующим устройством с электромеханическим приводом, управляемым устройством обработки изображений и управления через устройство ввода-вывода.the axis of the device is an angle equal to twice the angle between the optical axes of the object and the device and intersects with the latter near the surface of the investigated optical object, the photographing device is made in the form of a digital video or photo camera located on the optical axis of the device with a lens having a small relative aperture, the point source and the input aperture of the lens of the photographing device are equidistant from the beam splitting element and placed so that the imaginary image of the point source in This dividing element coincided with the input aperture of the lens of the photographing device, the image processing and control device is made in the form of a computer containing a pairing device with a digital photographing device, an input-output device and software for analyzing the received images, the optical circuit of the device contains a collimating device located on the optical axis of the device, between the beam splitting element and the optical object and made in the form of a single a positive lens or lens system with a minimum of spherical aberrations and located on the optical axis of the device between the beam splitting element and the optical object at a distance from the input aperture of the lens of the photographing device equal to the focal length of the collimating device, and the projection screen is made in the form of a movable device moving along the screen axis perpendicularly the plane of its surface and equipped with a positioning device with an electromechanical drive controlled by the device image processing and control through an input / output device.

Схема конструкции прибора по первому варианту представлена на фиг.1.The design diagram of the device according to the first embodiment is presented in figure 1.

Прибор содержит в себе осветительное устройство, состоящее из точечного источника излучения 1 и светоделительного элемента 2, коллимирующее устройство 3, исследуемый оптический объект 4, фиксируемый на оси прибора держателем 5, подвижный вдоль оси OO' проекционный экран 6 в виде вращающегося диска, закрепленного на валу электродвигателя 7, позиционирующее устройство 8, содержащее каретку 9, скользящую по направляющим 10, приводной механизм 11 и электродвигатель 12, цифровое фотографирующе устройство в виде цифровой видео- или фото-камеры 13 с объективом 14, устройство обработки изображения и The device comprises a lighting device consisting of a point radiation source 1 and a beam splitter 2, a collimating device 3, an optical object 4 being studied, fixed on the device axis by a holder 5, a projection screen 6 movable along the OO axis in the form of a rotating disk mounted on a shaft an electric motor 7, a positioning device 8, comprising a carriage 9 sliding along the guides 10, a drive mechanism 11 and an electric motor 12, a digital photographing device in the form of a digital video or photo camera 13 with an ktivom 14, an image processing device and

управления, выполненное в виде компьютера 15, содержащего устройство 16 сопряжения с фотографирующим устройством 13 и устройство ввода-вывода 17, предназначенное для управления компонентами системы, такими как осветительное, позиционирующее и цифровое фотографирующее устройства, при этом проекционный экран 6, исследуемый оптический объект 4, коллимирующее устройство 3, светоделительный элемент 2 и цифровое фотографирующе устройство 13 с объективом 14 расположены вдоль вдоль общей оптической оси OO' прибора, а подвижный проекционный экран 6 может быть зафиксирован на заданных расстояниях от оптического объекта 4.control made in the form of a computer 15, comprising a device 16 for interfacing with a photographing device 13 and an input / output device 17 for controlling system components, such as a lighting, positioning and digital photographing device, wherein the projection screen 6, the examined optical object 4, the collimating device 3, the beam splitting element 2, and the digital photographing device 13 with the lens 14 are located along the common optical axis OO 'of the device, and the movable projection screen 6 can It can be fixed at given distances from the optical object 4.

Прибор для измерения оптических свойств и картографирования преломляющих оптических объектов по первому варианту работает следующим образом. Излучение от точечного источника 1, создающего расходящийся световой пучок падает на светоделительный элемент 2 и частично проходит сквозь него и далее не используется, а частично отражается вдоль оптической оси прибора в направлении коллимирующего устройства 3 и исследуемого оптического объекта 4. Коллимирующее устройство 3 преобразует указанный расходящийся световой пучок в коллимированный, освещающий исследуемый оптический объект 4 таким образом, что каждая его точка освещается под единственным углом падающего излучения, параллельного оптической оси OO' прибора, и формирующий таким образом на проекционном экране 6, установленном в положение (а), теневой узор объекта 4 в виде распределения яркостей, показанного, например, на фиг.4 и зависящего от оптической силы объекта 4 и ее локальных величин D₁ и D₂. Таким образом, как легко видеть, различные локальные диоптрийности D₁ и D₂ обеспечивают разницу в оствещенностях B_a1 и В_a2 в соответствующих им точках проекционного экрана 6. Аналогичный теневой узор с соответствующей вариацией освещенности В_b1 и В_b2 образуется на проекционном экране, установленном в положении (b).The device for measuring optical properties and mapping refractive optical objects according to the first embodiment works as follows. The radiation from a point source 1, which creates a diverging light beam, falls on the beam splitter 2 and partially passes through it and is not used further, and is partially reflected along the optical axis of the device in the direction of the collimating device 3 and the studied optical object 4. The collimating device 3 converts the specified diverging light the beam is collimated, illuminating the studied optical object 4 in such a way that each of its points is illuminated at a single angle of incident radiation, parallel of the optical axis OO 'of the device, and thus forming on the projection screen 6 set to position (a) a shadow pattern of object 4 in the form of a brightness distribution shown, for example, in Fig. 4 and depending on the optical power of object 4 and its local quantities D ₁ and D ₂ . Thus, it is easy to see that the different local dioptries D ₁ and D ₂ provide a difference in the illuminances B _a1 and B _a2 at the corresponding points of the projection screen 6. A similar shadow pattern with the corresponding variation in illumination B _b1 and B _{b2 is} formed on the projection screen installed in position (b).

Цифровое фотографирующее устройство 13 фиксирует сквозь исследуемый оптический объект 4, по меньшей мере, два изображения теневого узора, образованного при различных положениях (а) и (b) проекционного экрана 6, определяемых позиционирующим устройством 8, управлямым устройством обработки изображения и контроля 15 через устройство ввода-вывода 17. Поскольку входная апертура объектива 14 фотографирующего устройства 13 оптически совпадает с точечным источником A digital photographing device 13 captures through the optical object 4 under study at least two images of a shadow pattern formed at different positions (a) and (b) of the projection screen 6, determined by the positioning device 8, controlled by the image processing and control device 15 through the input device -Output 17. Since the input aperture of the lens 14 of the photographing device 13 is optically the same as a point source

излучения 1, то лучи, формирующие изображение указанных теневых узоров на светочувствительной матрице, проходят через каждую точку оптического объекта 4 вдоль того же пути, вдоль которого она освещалась. Поэтому изображения указанных двух теневых узоров имеют один и тот же масштаб и относительное положение точек с локальными диоптрийностями D₁ и D₂ нарушается, более того, является тем же самым на обоих изображениях и совпадает с их положением на изображении оптического объекта 4. Это проиллюстрировано на фиг.4, на которой показаны выходные сигналы S_a и S_b цифрового фотографирующего устройства 13 пропорциональные оптическим сигналам, полученным при фотографировании указанных двух теневых узоров. Величины S_a и S_b зависят от параметров прибора и характаристик исследуемого оптического объекта 4 и могу быть выражены следующей формулой:radiation 1, then the rays forming the image of the indicated shadow patterns on the photosensitive matrix pass through each point of the optical object 4 along the same path along which it was illuminated. Therefore, the images of these two shadow patterns have the same scale and the relative position of the points with local dioptries D ₁ and D _{2 is} violated, moreover, it is the same in both images and coincides with their position in the image of the optical object 4. This is illustrated in figure 4, which shows the output signals S _a and S _{b of a} digital photographing device 13 proportional to the optical signals obtained by photographing these two shadow patterns. The values of S _a and S _b depend on the parameters of the device and the characteristics of the studied optical object 4 and can be expressed by the following formula:

Здесь h_k - расстояния от экрана 6 до исследуемого оптического объекта 4, k=a, b, с... - индекс, указывающий на положение проекционного экрана 6, при котором получен соответствующий сигнал S_k(r,φ) являющийся функцией координат r,φ (или x,y), Т - коэффициент пропускания оптического объекта 4. S_0k(r,φ) - выходные сигналы видеокамеры 13, полученные при фотографировании проекционного экрана 6 в тех же двух положениях (а) и (b), но без оптического объекта 4. D_cyl(r,φ) и D_eν(r,φ) - локальные цилиндрическая и некая «средняя», равная полусумме максимальной и минимальной для данной точки, диоптрийности линзы, выраженные в диоптриях или обратных метрах. При этом сферическая диоптрийность D_sp вычисляется по формуле Here h _k are the distances from the screen 6 to the studied optical object 4, k = a, b, s ... is the index indicating the position of the projection screen 6 at which the corresponding signal S _k (r, φ) is received which is a function of the coordinates r , φ (or x, y), T is the transmittance of the optical object 4. S _0k (r, φ) are the output signals of the video camera 13 obtained when photographing the projection screen 6 in the same two positions (a) and (b), but without optical object 4. D _cyl (r, φ) and D _eν (r, φ) - local cylindrical and kind of "average" is equal to half the sum of the maximum and minimum for Anna point diopter lens expressed in diopters or inverse meters. In this case, the spherical dioptricity D _{sp is} calculated by the formula

Изображение теневого узора передается при посредстве устройства сопряжения 16 в цифровой форме с фотографирующего устройства 13 на компьютер 15 устройства обработки изображения. Алгоритм компьютерной программы анализа полученных изображений с целью определения локальных оптических характеристик исследуемого оптического объекта вклучает в себя определение яркости или уровня серости в точках The image of the shadow pattern is transmitted via the interface device 16 in digital form from the photographing device 13 to the computer 15 of the image processing device. The algorithm of the computer program for analyzing the obtained images in order to determine the local optical characteristics of the investigated optical object includes determining the brightness or level of grayness at points

измерения, вычисление точных координат этих точек на изображениях и поверхности самого оптического объекта 4 и вычисление локальных оптических характеристик исследуемого объекта 4. Так из указанных выходных сигналов S_a S_b посредством их деления на соответствующие S_0a, S_0b могут быть получены нормализованные функции σ_k(r,φ):measurements, calculating the exact coordinates of these points on the images and the surface of the optical object 4 itself and calculating the local optical characteristics of the object under study 4. Thus, from these output signals S _a S _b, by dividing them into the corresponding S _0a , S _0b , normalized functions σ _k (r, φ):

зависящие только от локальных характеристик исследуемого оптического объекта 4 и позволяющие вычислять последние. Эти нормализованные функции для каждой элементарной площадки объекта определямой размерами пикселя, или для каждого пикселя изображений дают следующую систему уранений:depending only on the local characteristics of the investigated optical object 4 and allowing to calculate the latter. These normalized functions for each elementary area of the object, determined by the size of the pixel, or for each pixel of the images, give the following system of abolitions:

Здесь и далее подразумевается, что Т, σ_a, σ_b, D_eν и D_cyl являются функциями координат r, φ точки измерения. Легко видеть, что для каждой точки оптического объекта 4 имеются два независимых уравнения с двумя неизвестными D_eν и D_cyl, которые легко могут быть разрешены относительно этих переменных:Hereinafter, it is assumed that T, σ _a , σ _b , D _eν and D _cyl are functions of the coordinates r, φ of the measurement point. It is easy to see that for each point of the optical object 4 there are two independent equations with two unknowns D _eν and D _cyl , which can easily be resolved with respect to these variables:

Обычно величина пропускания простых и достаточно тонких объктов, таких как лизы имеют незначительное поглощение, и величина пропускания определяется отражением на поверхностях линзы и практически неизменна по всей апертуре. Если же суммарные потери Т в объеме исследуемого оптического объекта 4 и на его поверхностях неизвестны или не могут быть измерены каким-либо независимым методом, это может быть осуществлено с помощью предлагаемой полезной модели. Для этой цели достаточно получить изображения исследуемого оптического объекта 4 не при двух а при трех различных положениях (а), (b) и (с) проекционного экрана 6, характеризуемых расстояниями от оптического объекта h_a, h_b и h_c, что позволит получить дополнительное уравнение:Typically, the transmittance of simple and fairly thin objects, such as lyses, has little absorption, and the transmittance is determined by reflection on the lens surfaces and is almost constant throughout the aperture. If the total loss of T in the volume of the investigated optical object 4 and on its surfaces is unknown or cannot be measured by any independent method, this can be done using the proposed utility model. For this purpose, it is sufficient to obtain images of the studied optical object 4 not at two but at three different positions (a), (b) and (c) of the projection screen 6, characterized by the distances from the optical object h _a , h _b and h _c , which will allow to obtain additional equation:

Уравнения (1) совместно с (5) образуют систему, решение которой дается теми же выражениями (2)-(4), где пропускание объекта Т находится по следующей формуле:Equations (1) together with (5) form a system, the solution of which is given by the same expressions (2) - (4), where the transmission of the object T is found by the following formula:

Это дает возможность найти для каждой точки или, точнее, для каждой элементарной площадки исследуемого оптического объекта 4, размеры которой определяются величиной пикселя цифрового фотографирующего устройства 13, отдельно и независимо от соседних точек все три величины: сферическую и цилиндрическую диоптрийности или оптические силы и пропускание оптического объекта 4 и позволяет построить карты их распределения по апертуре объекта. На фиг.5 представлен пример изображения теневого узора, образованного прогрессивной линзой, карты сферической и цилиндрической оптической силы которой приведены на фиг.6 и фиг.7This makes it possible to find for each point or, more precisely, for each elementary area of the studied optical object 4, the dimensions of which are determined by the pixel value of the digital photographing device 13, separately and independently of neighboring points, all three values: spherical and cylindrical dioptries or optical forces and optical transmission object 4 and allows you to build maps of their distribution over the aperture of the object. Figure 5 presents an example image of a shadow pattern formed by a progressive lens, maps of the spherical and cylindrical optical powers of which are shown in Fig.6 and Fig.7

Если оптическая система фиг.1 имеет небольшую расстройку, т.е. расстояние от коллимирующего устройства 3 до объектива 13 отличается от фокусного расстояния F коллимирующего устройства 3 на величину x(r)≪F, являющуюся функцией радиуса, что справедливо, например, для удаленных от оптической оси точек оптического объекта 4 при наличии у коллимирующего устройства 3 сферической аберрации, такая растройка может оказать влияние на результаты измерения. Результаты расстройки могут быть учтены простой заменой в вышеприведенных выражениях значений расстояний h_k на соответствующие им величины Н_k:If the optical system of FIG. 1 has a slight detuning, i.e. the distance from the collimating device 3 to the lens 13 differs from the focal length F of the collimating device 3 by the value x (r) ≪ F, which is a function of the radius, which is true, for example, for the points of the optical object 4 remote from the optical axis if the collimating device 3 has a spherical aberration, such a tune may affect the measurement results. Detuning results can be taken into account by simply replacing the distances h _k in the above expressions with the corresponding values of H _k :

Где, помимо известных обозначений, L_k есть расстояние от точечного источника 1 до проекционного экрана 6. Величина расстройки x(r) является характеристикой прибора и не зависит от параметров исследуемых оптических объектов, она может быть заложена в программу обработки изображения и использована во всех последующих измерениях.Where, in addition to the well-known notation, L _k is the distance from the point source 1 to the projection screen 6. The detuning value x (r) is a characteristic of the device and does not depend on the parameters of the studied optical objects, it can be incorporated into the image processing program and used in all subsequent measurements.

Схема конструкции прибора по второму варианту, представлена на фиг.2.The design diagram of the device according to the second embodiment is presented in figure 2.

Прибор содержит в себе осветительное устройство, состоящее из точечного источника излучения 1 и светоделительного элемента 2, исследуемый оптический объект 3 с задней вогнутой сферической поверхностью 4 и анализируемой передней поверхностью 5, фиксированный на оси прибора держателем 6, подвижный вдоль оси OO'проекционный экран 7 в виде вращающегося диска, закрепленного на валу электродвигателя 8, позиционирующее устройство 9, содержащее каретку 10, скользящую по направляющим 11, приводной механизм 12 и электродвигатель 13, цифровое фотографирующе устройство в виде цифровой видео- или фото-камеры 14 с объективом 15, устройство обработки изображения и управления, выполненное в виде компьютера 16, содержащего устройство 17 сопряжения с фотографирующим устройством 14 и устройство ввода-вывода 18, предназначенное для управления компонентами системы, такими как осветительное, позиционирующее и цифровое The device contains a lighting device consisting of a point radiation source 1 and a beam splitter 2, the studied optical object 3 with a rear concave spherical surface 4 and the analyzed front surface 5, fixed on the axis of the device with a holder 6, movable along the OO axis projection screen 7 in in the form of a rotating disk mounted on the shaft of an electric motor 8, a positioning device 9 comprising a carriage 10 sliding along the guides 11, a drive mechanism 12 and an electric motor 13, a digital photograph another device in the form of a digital video or photo camera 14 with a lens 15, an image processing and control device made in the form of a computer 16, comprising a device 17 for interfacing with a photographing device 14 and an input-output device 18 for controlling system components such as lighting, positioning and digital

фотографирующее устройства, при этом проекционный экран 7, исследуемый оптический объект 3, светоделительный элемент 2 и цифровое фотографирующе устройство 14 с объективом 15 расположены вдоль вдоль общей оптической оси OO' прибора., а подвижный проекционный экран 7 может быть зафиксирован на заданных расстояниях от оптического объекта 3, при этом исследуемый оптический объект 3 зафиксирован на оси прибора держателем 6 на расстоянии R от входной апертуры объектива 15, где R - радиус кривизны задней вогнутой сферической поверхности 4 объекта 3.a photographing device, wherein the projection screen 7, the optical object 3 under study, the beam splitter 2, and the digital photographing device 14 with the lens 15 are located along the common optical axis OO 'of the device., and the movable projection screen 7 can be fixed at predetermined distances from the optical object 3, while the investigated optical object 3 is fixed on the axis of the device by the holder 6 at a distance R from the input aperture of the lens 15, where R is the radius of curvature of the rear concave spherical surface 4 of object 3.

Прибор по второму варианту работает следующим образом. Излучение от точечного источника 1, создающего расходящийся световой пучок падает на светоделительный элемент 2 и частично проходит сквозь него и далее не используется, а частично отражается вдоль оптической оси прибора в направлении исследуемого оптического объекта 3, проходит к измерянмой фронтальной поверхности объекта 5, пересекая заднюю поверхность 4 без преломления, и, после преломления на фронтальной поверхности 5, достигает проекционного экрана 7, формируя таким образом на проекционном экране 7 теневой узор объекта 3 в виде распределения яркостей, зависящего от оптической силы фронтальной поверхности 5 объекта 3 и ее локальных величин. Аналогично, лучи света, рассеянного проекционным экраном 7 назад к исследуемому оптическому объекту 3 и фотографирующему устойству 14, преломляются фронтальной поверхностью и достигают объектива 15 фотографирующего устройства 14 без преломления на задней поверхности 4. Цифровое фотографирующе устройство 14 фиксирует сквозь исследуемый оптический объект 3, по меньшей мере, два изображения теневых узоров, образованных при различных положениях (а) и (b) проекционного экрана 7, определяемых позиционирующим устройством 9, управлямым устройством обработки изображения и контроля 16 через устройство ввода-вывода 18. Изображение теневого узора передается при посредстве устройства сопряжения 17 в цифровой форме с фотографирующего устройства 14 на компьютер 16 устройства обработки изображения. Программное обеспечение устройства обработки изображений включает в себя алгоритм анализа полученных изображений с целью определения локальных оптических характеристик фронтальной поверхности 5 исследуемого оптического объекта 3.The device according to the second embodiment works as follows. Radiation from a point source 1, which creates a diverging light beam, falls on a beam splitter 2 and partially passes through it and is not used further, but is partially reflected along the optical axis of the device in the direction of the studied optical object 3, passes to the measured frontal surface of object 5, crossing the back surface 4 without refraction, and, after refraction on the frontal surface 5, reaches the projection screen 7, thereby forming on the projection screen 7 a shadow pattern of object 3 in the form of a distribution brightness, depending on the optical power of the frontal surface 5 of the object 3 and its local values. Similarly, the rays of light scattered by the projection screen 7 back to the optical object 3 under study and the photographing device 14 are refracted by the front surface and reach the lens 15 of the photographing device 14 without refraction on the rear surface 4. The digital photographing device 14 captures through the optical object 3 under study at least at least two images of shadow patterns formed at different positions (a) and (b) of the projection screen 7, defined by a positioning device 9, a controlled device about image processing and control 16 through the input-output device 18. The image of the shadow pattern is transmitted via the interface device 17 in digital form from the photographing device 14 to the computer 16 of the image processing device. The software of the image processing device includes an algorithm for analyzing the obtained images in order to determine the local optical characteristics of the front surface 5 of the investigated optical object 3.

Схема конструкции прибора по третьему варианту представлена на фиг.3.The design diagram of the device according to the third embodiment is presented in figure 3.

Прибор содержит в себе осветительное устройство, состоящее из точечного источника излучения 1 и светоделительного элемента 2, коллимирующее устройство 3, исследуемый оптический объект 4, фиксируемый на оси прибора держателем 5 после коллимирущего устройства 3 так, чтобы оптическая ось QQ' объекта 4 составляла с оптической осью прибора угол около 45°, подвижный проекционный экран 6 в виде вращающегося диска, закрепленного на валу электродвигателя 7, расположен так, что его ось составляет с осью прибора угол, равный удвоенному углу между оптическими осями исследуемого оптического объекта 4 и прибора и пересекающийся с последней вблизи поверхности объекта 4, позиционирующее устройство 8, обеспечивающее перемещение проекционного экрана 6 перпендикулярно плоскости его поверхности и содержащее каретку 9, скользящую по направляющим 10, приводной механизм 11, и электродвигатель 12, цифровое фотографирующе устройство в виде цифровой видео- или фото-камеры 13 с объективом 14, устройство обработки изображения и управления, выполненное в виде компьютера 15, содержащего устройство 16 сопряжения с фотографирующим устройством 13 и устройство ввода-вывода 17, предназначенное для управления компонентами системы, такими как осветительное, позиционирующее и цифровое фотографирующее устройства, при этом исследуемый оптический объект 4, коллимирующее устройство 3, светоделительный элемент 2 и цифровое фотографирующе устройство 13 расположены вдоль вдоль общей оптической оси OO' прибора, а подвижный проекционный экран 6 может быть зафиксирован на заданных расстояниях от оптического объекта 4.The device comprises a lighting device consisting of a point radiation source 1 and a beam splitting element 2, a collimating device 3, an optical object 4 under investigation, fixed on the device axis by a holder 5 after the collimating device 3 so that the optical axis QQ 'of object 4 is with the optical axis the angle of the instrument is about 45 °, the movable projection screen 6 in the form of a rotating disk mounted on the shaft of the electric motor 7 is located so that its axis makes an angle with the axis of the device equal to twice the angle between the optical with their axes of the studied optical object 4 and the device, and a positioning device 8 intersecting with the latter near the surface of the object 4, providing the projection screen 6 to be moved perpendicular to the plane of its surface and containing a carriage 9 sliding along the guides 10, the drive mechanism 11, and an electric motor 12, a digital photograph a device in the form of a digital video or photo camera 13 with a lens 14, an image processing and control device made in the form of a computer 15, containing a pairing device 16 with a photographing device 13 and an input / output device 17 for controlling system components, such as a lighting, positioning and digital photographing device, wherein the optical object 4 being examined, a collimating device 3, a beam splitting element 2, and a digital photographing device 13 are located along along a common optical axis OO 'of the device, and the movable projection screen 6 can be fixed at predetermined distances from the optical object 4.

Прибор по третьему варианту работает следующим образом. Излучение от точечного источника 1, создающего расходящийся световой пучок падает на светоделительный элемент 2 и частично проходит сквозь него и далее не используется, а частично отражается вдоль оптической оси прибора в направлении коллимирующего устройства 3 и исследуемого оптического объекта 4. Коллимирующее устройство 3 преобразует указанный расходящийся световой пучок в коллимированный, освещающий исследуемый оптический объект 4 таким образом, что каждая его точка освещается под единственным углом падающего излучения, параллельного оптической оси OO' прибора, которое, после отражения зеркальной поверхностью объекта 4, достигает проекционного экрана 6, формируя таким образом на проекционном экране 6 теневой узор объекта 3 в виде распределения яркостей, зависящего от оптической силы The device according to the third embodiment works as follows. Radiation from a point source 1, which creates a diverging light beam, falls on the beam splitter 2 and partially passes through it and is not used further, and is partially reflected along the optical axis of the device in the direction of the collimating device 3 and the studied optical object 4. The collimating device 3 converts the specified diverging light the beam is collimated, illuminating the studied optical object 4 in such a way that each of its points is illuminated at a single angle of incident radiation, parallel th optical axis OO 'of the device which, after reflection mirror surface of the object 4 reaches the projection screen 6, thereby forming on the projection screen 6, a shadow pattern of the object 3 in the form of brightness distribution depending on the optical power

зеркальной поверхности объекта 3 и ее локальных величин. Аналогично, лучи света, рассеянного проекционным экраном б назад к исследуемому оптическому объекту 4, отражаются его зеркальной поверхностью и, проходя сквозь коллимирующее устройство 3 и светоделительный элемент 2, достигают объектива 14, фотографирующего устройства 13. Цифровое фотографирующе устройство 13 фиксирует, по меньшей мере, два изображения теневых узоров, отраженных исследуемым оптическим объектом 4 и образованных при различных положениях (а) и (b) проекционного экрана 6. Изображение теневого узора передается при посредстве устройства сопряжения 16 в цифровой форме с фотографирующего устройства 14 на компьютер 15 устройства обработки изображений. Программное обеспечение устройства обработки изображений включает в себя алгоритм анализа полученных изображений с целью определения локальных оптических характеристик зеркальной поверхности исследуемого отражающего оптического объекта 4.mirror surface of object 3 and its local values. Similarly, the rays of light scattered by the projection screen b back to the optical object 4 under investigation are reflected by its mirror surface and, passing through the collimating device 3 and the beam splitting element 2, reach the lens 14, the photographing device 13. The digital photographing device 13 captures at least two images of shadow patterns reflected by the studied optical object 4 and formed at different positions (a) and (b) of the projection screen 6. The image of the shadow pattern is transmitted by means of oystva interface 16 in digital form with the photographing device 14 to the computer 15, the image processing apparatus. The software of the image processing device includes an algorithm for analyzing the obtained images to determine the local optical characteristics of the mirror surface of the investigated reflective optical object 4.

Claims

1. A device for measuring optical properties and mapping refractive optical objects, comprising a lighting device, an optical object under study, a projection screen, a photographing device and an image processing and control device, wherein the lighting device is made in the form of a point source creating a diverging light beam and a beam splitting element located on the optical axis of the device at an angle to it equal to half the angle between the axes of the device and the point source, studied the optical object is located on the optical axis of the device after the beam splitting element of the lighting device so that its optical axis is parallel to the optical axis of the device or makes a small angle with it, the projection screen is located on the optical axis of the device on the other side of the studied optical object, the photographing device is made in the form a digital video or camera located on the optical axis of the device with a lens having a small relative aperture, with a point source and input the aperture of the lens of the photographing device is equidistant from the beam splitting element and placed so that the imaginary image of the point source in the beam splitting element coincides with the input aperture of the lens of the photographing device, the image processing and control device is made in the form of a computer containing an interface with a digital photographing device, an input device output and software designed to analyze received images, characterized in that the optical circuit of the device contains a collimating device made in the form of a single positive lens or a lens system with a minimum of spherical aberrations and located on the optical axis of the device between the beam splitting element and the optical object at a distance from the input aperture of the lens of the photographing device equal to the focal length of the collimating device, and the projection screen is made in the form of a movable device, moved along the optical axis of the system and equipped with a positioning device stvom electromechanical actuator controlled by an image processing apparatus and control via the input-output device.

2. A device for measuring optical properties and mapping the front surfaces of refractive optical objects with a concave spherical radius of curvature of known rear surface, comprising a lighting device, an optical object under study, a projection screen, a photographing device and an image processing and control device, wherein the lighting device is made in the form a point source creating a diverging light beam and a beam splitting element located on the optical axis at an angle to it equal to half the angle between the axes of the device and the point source, the studied optical object is located on the optical axis of the device after the beam splitting element of the lighting device, the projection screen is located on the optical axis of the device on the other side of the studied optical object, the photographing device is made in the form located on the optical axis of the device of a digital video or camera with a lens having a small relative aperture, while a point source of radiation and one aperture of the lens of the photographing device is equidistant from the beam splitting element and placed so that the imaginary image of the point source in the beam splitting element coincides with the input aperture of the lens of the photographing device, the image processing and control device is made in the form of a computer containing an interface with a digital photographing device, an input device output and software designed to analyze the received images, characterized the fact that the studied optical object is located so that the center of curvature of its rear surface is on the optical axis of the device and coincides with the position of the input aperture of the photographing device, and the projection screen is made in the form of a movable device that moves along the optical axis of the system and is equipped with a positioning device with an electromechanical drive controlled by an image processing and control device via an input / output device.

3. A device for measuring optical properties and mapping the mirror surfaces of reflecting optical objects, comprising a lighting device, an optical object under study, a projection screen, a photographing device and an image processing and control device, the lighting device being made in the form of a point source creating a diverging light beam and a beam splitting element located on the optical axis of the device at an angle to it equal to half the angle between the axes of the device and the point and source, the studied optical object is located on the optical axis of the device after the beam splitting element of the lighting device so that its optical axis makes a sufficiently large angle of about 45 ° with the optical axis of the device, the projection screen is located at a distance from the studied optical object in excess of 0.7 of its diameter, so that its axis makes an angle with the axis of the device equal to twice the angle between the optical axes of the object and the device and intersects with the latter near the surface of the studied optical object The object, the photographing device is made in the form of a digital video or camera located on the optical axis of the device with a lens having a small relative aperture, while the point source and the input aperture of the lens of the photographing device are equidistant from the beam splitting element and placed so that the imaginary image of the point source in the beam splitting element coincided with the input aperture of the lens of the photographing device, the image processing and control device is made in the form a computer containing a device for interfacing with a digital photographing device, an input / output device and software for analyzing the images obtained, characterized in that the optical circuit of the device comprises a collimating device located on the optical axis of the device between the beam splitting element and the optical object and made in the form of a single positive lens or lens system with a minimum of spherical aberrations and located on the optical axis of the device between the beam splitter an optical element and an optical object at a distance from the input aperture of the lens of the photographing device equal to the focal length of the collimating device, and the projection screen is made in the form of a movable device moving along the screen axis perpendicular to the plane of its surface and equipped with a positioning device with an electromechanical drive controlled by an image processing device and control through an input / output device.