Контроль объективов (стр. 2 из 3)

По изображению точки можно определить наличие следующих аберраций: сферической, астигматизма, комы, кривизны поверхности изображения, а также наличие местных ошибок оптических поверхностей, натяжений в стекле и децентрировки линз.

Аппаратура. Оценка качества объектива по виду изображения точки должна производиться на оптической скамье по схеме, приведенной на рис. 3.

Апертурный угол конденсора в пространстве изображений должен быть больше или равен апертуре объектива коллиматора.

Рис. 3. Схема установки для оценки качества изображения объектива по дифракционной точке:

1 - источник света; 2 - конденсор; 3 - светофильтр; 4 - диафрагма с точечным отверстием; 5 - объектив коллиматора; 6 – испытуемый объектив; 7 – микроскоп с окулярным микрометром;

Волновая аберрация объектива коллиматора должна быть не более 0,1

в области зрачка с диаметром, равным диаметру зрачка испытуемого объектива, где - длина волны монохроматического света, в котором производится исследование. Световой диаметр объектива коллиматора должен превышать световой диаметр испытуемого объектива не менее, чем на 20%.

Апертура микрообъектива микроскопа должна быть больше или равна выходной апертуре испытуемого объектива.

Подготовка к исследованию изображения точки. В фокальной плоскости объектива коллиматора устанавливают диафрагму с круглым точечным отверстием, диаметр которого определяют по формуле

, (4)

где d - диаметр отверстия в диафрагме, мм;

- фокусное расстояние объектива коллиматора, мм; - длина волны монохроматического света, мм; D - диаметр входного зрачка испытуемого объектива, мм.

Увеличение микроскопа Г выбирают таким, чтобы ядро дифракционного изображения точки было видно под углом не менее 0,25°.

Увеличение Г следует рассчитывать по формуле

, (5)

где к = 0,5 мм;

- фокусное расстояние испытуемого объектива, мм. Светофильтр, устанавливаемый перед точечной диафрагмой, должен соответствовать длине волны, для которой выполнен основной оптический расчет испытуемого объектива.

Проведение визуального исследования. Микроскоп перемещают вдоль оптической оси и добиваются резкого изображения пятна рассеяния точки. Если аберрации испытуемого объектива малы и не превышают 0,25

, то изображение точки представляет собой дифракционную картину: яркое ядро, окруженное чередующимися темными и светлыми кольцами.

При наличии сферической аберрации более 0,25

яркость первого, второго и последующих светлых колец возрастает, а яркость центрального ядра уменьшается. При расфокусировке микроскопа на одинаковые расстояния от плоскости, в которой пятно рассеяния имеет минимальные размеры, наблюдается значительное наподобие распределения энергии от центра к краю в обоих изображениях расфокусированного пятна рассеяния.

Разрывы колец как в сфокусированном, так и в расфокусированном изображениях, деформация колец и ядра, слияние ядра и частей светлого кольца свидетельствуют о пережатии оптических деталей в своих оправах, местных ошибках оптических поверхностей, неоднородности стекла.

При наличии децентрировки оптических деталей в изображении точки наблюдаются одновременно и кома, и астигматизм. Незначительный астигматизм в центре поля зрения легко обнаруживается в расфокусированном изображении точки: фигура рассеяния принимает форму овала. Перефокусировка изображения приводит к повороту большой оси овала на 90°.

Зарисовывают изображение точки.

С помощью окулярного микрометра измеряют диаметр ядра изображения точки, если оно обладает центральной симметрией, или наибольший и наименьший его размеры.

Обработка результатов. Сравнивают зарисовку изображения точки с одной из схем, приведенных на рис. 4, и делают заключение о характере ошибок сборки и юстировки объектива.

Рис. 4. Схематическое изображение дифракционной точки.(слева-направо)

1. Изображение точки, создаваемое безаберрационным объективом

2. Расфокусированной изображение точки, создаваемое безаберрационным объективом (за фокусом и до фокуса)

3. Расфокусированное изображение точки при астигматизма

4. Изображение точки при наличии астигматизма

5. Изображение точки при наличии комы

6. Изображение точки при наличии сферической оберации

7. Изображение точки при наличии пережатия линзы в оправе.

8. Расфокусированное изображение точки при наличии свилей в стекле

Сравнивают результаты измерений с результатами, полученными с эталонным объективом или с расчетными размерами аберрационной фигуры рассеяния.

6. Измерение коэффициента светопропускания объектива

Принцип метода. Принцип метода состоит в измерении светового потока, прошедшего через испытуемый объектив, и светового потока, падающего на объектив, с последующим вычислением отношения этих потоков [4].

Аппаратура. Измерение коэффициента светопропускания объектива может быть произведено на установке, функциональная схема которой показана на рис. 6.

Рис. 6. Схема установки для измерения коэффициента светопропускания объектива:

1 –источник света; 2-конденсор; 3-диафрагма; 4-объективколлиматора; 5 - ирисовая диафрагма; 6 - светофильтр; 7 - ограничительная диафрагма; . 8 - приемник излучения; 9 - испытуемый объектив; 10 - измерительный прибор;

В качестве источника света рекомендуется применять лампу РН-12-100. Лампа должна работать в режиме источника света с цветовой температурой 2860К по ГОСТ 7721-89. Конденсор 2 должен проектировать изображение источника света в плоскость отверстия диафрагмы 3. Рекомендуемый диаметр отверстия диафрагмы 3 - не более 0,01 фокусного расстояния объектива коллиматора. Диафрагма 5, служащая для ограничения диаметра пучка лучей, направляемого во входное отверстие испытуемого объектива 9, помещается вблизи объектива коллиматора. Приемник излучения 8 должен быть снабжен набором сменных диафрагм для ограничения рабочей площади светочувствительного слоя и защиты его от попадания постороннего рассеянного света.

Приемник излучения должен иметь установочные перемещения вдоль оптической оси испытуемого объектива и в двух взаимно перпендикулярных направлениях в плоскости, перпендикулярной оптической оси. Положение приемника излучения при установке перед испытуемым объективом и за ним должно быть воспроизводимо. Спектральная чувствительность приемника излучения должна максимально приближаться к спектральной чувствительности фотокатода ЭОП, с которым предназначен работать испытуемый объектив.

Питание источника света и приемника излучения должно быть стабилизировано так, чтобы нестабильность отсчета по измерительному прибору не превышала ±1%. Ток источника питания лампы должен измеряться амперметром класса точности 0,2. Класс точности измерительного прибора, регистрирующего сигнал приемника излучения, должен быть не ниже 1,5. При использовании цифровых измерительных приборов предел измерений должен быть выбран так, чтобы значащими были не менее трех разрядов измерительного прибора.

Система «приемник излучения - измерительный прибор» должна быть линейна в диапазоне изменения измеряемого сигнала. Отступление от линейности не должно превышать 2%. Если нелинейность превышает 2%, то необходимо составить таблицу или график поправок (см. приложение 3) и в формулу для определения коэффициента пропускания ввести соответствующие поправки.

При измерениях интегрального коэффициента светопропускания объектива светофильтр, выделяющий рабочую область спектра, для которой выполнен основной расчет объектива, может быть установлен за источником

излучения или вблизи диафрагмы, ограничивающей пучок лучей.

При измерении спектрального коэффициента светопропускания объектива выделение монохроматического потока может быть произведено при помощи монохроматора или узкополосного светофильтра. При использовании интерференционных светофильтров рекомендуется устанавливать их в параллельном пучке лучей. В этом случае необходимо устранить побочные максимумы пропускания светофильтров в области чувствительности приемника;

Проведение измерений. Устанавливают испытуемый объектив так, чтобы входное отверстие объектива было обращено к объективу коллиматора. Диаметр диафрагмы 5 должен быть меньше диаметра входного зрачка испытуемого объектива. Проходящий через объектив пучок лучей не должен срезаться никакой другой диафрагмой. Приемник излучения 8 с диафрагмой 7 устанавливают между входным отверстием испытуемого объектива и объективом коллиматора перпендикулярно пучку лучей, входящему в испытуемый объектив. Расстояние между последней поверхностью объектива коллиматора и поверхностью приемника излучения должно быть не менее 250 мм. Ирисовой диафрагмой 5 добиваются того, чтобы световое пятно точно вписывалось в диафрагму 7. Размер диафрагмы 5 не меняется при последующих операциях. По шкале измерительного прибора снимают отсчет

, пропорциональный потоку излучения, вошедшему в испытуемый объектив. Затем перекрывают пучок лучей непосредственно за объективом коллиматора непрозрачным экраном и по шкале измерительного прибора снимают отсчет , пропорциональный засветке приемника излучения посторонним светом.