SU1224644A1 - Способ определени числа Френел оптической системы (его варианты) - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области измерительной техники и позвол ет повысить точность измерений. По первому варианту исследуемый объектив освещают точечным источником и регистрируют распределение интенсивности в дифракционной картине вдоль оптической оси. Измер ют рассто ние между минимумами энергии главного и первого положительного максимумов или главного и первого отрицательного максимумов , или двух боковых максимумов и по ним определ ют число Френел . Во втором варианте освешение производ т последовательно на двух длинах волн, а рассто ние измер ют между минимумами энергии каждого из главных дифракционных максимумов . Привод тс  формулы дл  определени  числа Френел  в каждом варианте. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. к ГС 4;. С

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  определени  числа Френел  оптических систем , характеризующего их дифракционное качество, а также позвол ет определ ть р д геометрооптических параметров, таких как диаметр выходного зрачка, его положение и рассто ние от выходного зрачка до параксиального изобретени  точечного источника .

Цель изобретени  - повьпнение точности опредатени  числа Френел  оптической системы.

На фиг. 1 приведено схематичное изображение положений дифракционных максимумов в пространстве изображений оптической системы; на фиг. 2 - схема устройства дл  реализации предлагаемого способа.

Устройство дл  реализации способа содержит передающий блок, в состав которого входит СВЧ-генератор 1 миллиметрового диапазона (например, Г4 104), генератор 2 модулирующего сигнала, аттенюатор 3, излучающа  антенна 4, в качестве которой используетс  открытый срез волновода, направленный ответвитель 5, волномер 6, детекторна  головка 7, осциллограф 8. Кроме того , устройство содержит радиооптическую систему 9. Приемный блок вклЕочает антенну 10 опорного канала (например, в виде пирамидального рупора), и приемную антенну 11, в качестве которой также используетс  открытый срез волновода, детекторные головки 12 и 13, селективные усилители 14 и 15, преобразователь 16 напр жени  и самописец 17.

Способ реализуетс  следующим образом.

СВЧ-сигнал с генератора 1, промодули- рованный по амплитуде низкочастотным сигналом (пор дка 10 кГц) с генератора 2, через направленный ответвитель 5 и аттенюатор 3 поступает в антенну 4 и излучаетс  в открытое пространство. Одновременно часть сигнала через направленный ответвитель подаетс  на волномер 6. К выходу волномера подключена детекторна  головка 7, сигнал с которой поступает в Y-канал осциллографа 8. Эле.менты б, 7, 8 cxe.Miji позвол ют измер ть рабочую длину волны СВЧ-гене- ратора.

Если контролируема  оптическа  система 9 была рассчитана дл  работы на конечных рассто ни х (типа проекционных оптических систем или систем с небольшим увеличением ) то в качестве излучающей антенны 4 можно использовать открытый срез волновода стандартного сечени , раскрыв которого совмещен с плоскостью предметов. В случае проверки систе.мы, рассчитанной на бесконечность (типа фотообъектива), может быть использована антенна в виде пи- рамидаль 1ого рупора с корректирующей линзой, создающа  квазиплоскую электромагнитную волну. Радиооптическа  система

0

9 фор.мирует изображение точечного источника в виде сложного дифракционного распределени . Вдоль оптической оси с помощью специальной системы сканировани  перемещ.аетс  приемна  антенна 11, также выполненна  в виде открытого среза пр моугольного волновода етандартного сечени . С антенны II СВЧ-сигнал поступает на детекторную головку 13 и далее на селективный усилитель 15 (например, У2-6),

Q который настроен на частоту модулирующего сигнала. С выхода усилител  низкочастотный сигнал поступает на вход преобразовател  16 напр жени  (например, В9-2). На другой вход преобразовател  поступает опорный сигнал той же частоты, прощед5 щий через приемную антенну 10, детекторную головку 12 и селективный усилитель 14. С выхода преобразовател  напр жени  сигнал поступает на вход Y двухкоорди- натного самописца 17, на вход X которого одновременно подаетс  сигнал с датчика положени  сканирующей системы. Таким образом , перо самописца вычерчивает в выбранном масштабе кривую дифракционного распределени  интенсивного вдоль оптической оси. Дальнейшее измерение линейных разме5 ров дифракционных максимумов проводитс  на полученном графике с учетом масштабных соотнощений и в зависимости от выбранного варианта способа определени  параметров оптической системы. Необходимо отметить , что в первом и втором вариантах спо0 соба измерени  провод тс  на одной фиксированной частоте (длине волны) СВЧ-сиг- нала. Во втором варианте способа измерени  провод т дважды, сначала на одной длине волны, а затем на другой, дл  этого в передающем блоке либо мен ют генераторную секцию, либо осуществл ют перестройку напр жений на электродах генераторной лампы.

Измерени  проводились по описанной выше схеме (фиг. 2) с использованием пер„ вого и второго вариантов прелагаемого способа . Рабоча  длина волны СВЧ-генератора выбрана равной 3,9 мм. Передающа  антенна в виде открытого среза пр моугольного волновода сечением 3,6Х .8 мм, располагалась на оптической оси объектива на рас5 сто нии 4960 + 5 мм.

Выбор в качестве объекта измерений плосковыпуклой линзы объ сн тс  простотой выполнени  контрольных измерений. В этом случае выходной зрачок совпадает

0 с плоской поверхностью линзы и может быть легко измерен с помощью обычной линейки . Контрольные измерени  радиуса сферической поверхности проводились с помощью индикатора часового типа, при этом определ лась прогиба в разных точках

- поверхности и полученные данные пересчитывались на искомый радиус. Контрольные измерени  дали следуюп ие значени 

параметров линзы: радиус выходного зрачка - ai; 295±l мм; радиус сферической поверхности линзы - гк 570±30 мм; фокусное рассто ние линзы Г к 970±90 мм (с учетом того, что показатель преломлени  оргстекла при л 3,9 мм равен п 1,59±0,07 рассто ние от выходного зрачка до параксиального изображени  точечного источника- R 1200+140 мм. Число Френел , определенное по выборочным средним значени м параметров а, RK и л, равно ,6.

Измерени , проведенные в соответствии с предлагаемым способом, дали следующие результаты: выборочные средние размеры дифракционных максимумов, полученные на основе пр мых изменени , мм: Lo 220;Li 151; L радиус выходного зрачка а и рассто ние от него до параксиального изображени  точечного источника R, определенные косвенным способом: в соответствии с первым вариантом способа R 1094 мм, а 293 мм в соответствии с вариантом R 1114 мм, а 298 мм.

Полученные значени  параметров а и R хорошо согласуютс  со средними выборочными значени ми этих параметров, определенными при контрольных измерени х.

Claims (2)

1. Способ определени  числа Френел  оптической системы преимущественно в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах включающий операции освещени  точечным источником исследуемого объектива и регистрацию распределени  энергии в дифракционной картине вдоль оптической оси, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  точности , измер ют рассто ние между минимумами энергии главного максимума (Lo) и первого положительного (Li) или главного (Lo) и первого отрицательного (Li) или двух боковых максимумов Li, Ь-1)и по найденным значени м определ ют число Френел  N по формуле

м а IR

где а - радиус выходного зрачка оптической

системы;

R -рассто ние от выходного зрачка до параксиального изображени  точечного источника; длина волны, причем

Vl2XLoL i(L+Li: (2Li-Lo)

р 6LnLi(Lo-f LI) (2L, -Lo)(Lo+4L.,

или

г, „ dl2}.LoL i(Lo-f LI (Lo-2L,)

R - 6Lo L 1 (Lp-j-L

Lo-f4L i) (Lo-2L,

или

/;.6Ld 3(L, + L-,)-f

a

(L, + L,)432L, Li) или

p6Li

-L.-L,

2. Способ определени  числа Френел  оптической системы преимущественно в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах , включающий операции освещени  точечным источником исследуемого объектива и регистрацию распределени  энергии в дифракционной картине вдоль оптической оси, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, освещение производ т последовательно на двух длинах волн, измер ют рассто ние между миниумами энергии каждого из главных дифракционных мак- си.мумов (Loi, Lo2) и по найденным значени м определ ют число Френел  Н по формуле

а

г

P.R

где а - радиус выходного зрачка оптической

системы;

R -рассто ние от выходного зрачка до параксиаьного изображени  точечного источника; X -длина волны, при чем

л

LOI Lo2(/v2-Xl) , LOI/-2p , H

, LOI Lo2 { / 2 - A| ) „

r Q

.AiA2( LOI АЗ) (Lo2A2- LoAi) гдеЛ|И.2 - два соседних значени  длин

волн.

фиг.1