Контроль объективов (стр. 1 из 3)

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра ЭТТ

РЕФЕРАТ

На тему:

«КОНТРОЛЬ ОБЪЕКТИВОВ»

МИНСК, 2008

1. Предварительные сведения

Перечень контролируемых параметров:

фокусное расстояние; -

задний вершинный отрезок;

предел разрешения;

частотно-контрастная характеристика (ЧКХ);

коэффициент светопропускания;

коэффициент светорассеяния.

Условия проведения измерений:

температура окружающей среды, °С 20 ± 5 .

относительная влажность, %, не более 80

освещенность в помещении, лк, не более 20

Подготовка к измерениям. Перед началом измерений необходимо убедиться в том, что оптические детали объектива надежно закреплены. Для этого надо встряхнуть объектив. При этом не должно быть дребезжания деталей в корпусе объектива.

Наружные поверхности объектива должны быть очищены от жировых налетов и пыли. Для чистки наружных оптических поверхностей объектива используют обезжиренные батистовые салфетки НО 2780-58, смоченные смесью петролейного эфира ТУ 37-57/635-57 с этиловым спиртом ГОСТ 5962 67 в соотношении:

петролейный эфир 85-90 частей;

этиловый спирт 10-15 частей.

2. Измерение фокусного расстояния по методу увеличения

Принцип измерения. Измерение фокусного расстояния по методу увеличения основано на определении размера Y1 образуемого испытуемым объективом изображения тест-объекта, помещенного в фокальной плоскости объектива коллиматора. Размер Y тест-объекта и фокусное расстояние объектива коллиматора должны быть известны с точностью до 0,002 мм и 0,1% соответственно.

Аппаратура. Аппаратура для измерения фокусного расстояния объектива по методу увеличения (рис. 1) состоит из следующих компонентов:

· объектива коллиматора, в фокальной плоскости которого помещен тест-объект;

· осветителя, включающего в себя источник света, конденсор и матовое стекло;

· горизонтального микроскопа с окулярным микрометром типа MOB (микроскоп-микрометра).

Фокусное расстояние объектива коллиматора должно не менее, чем в пять раз превышать фокусное расстояние испытуемого объектива, а световой диаметр его должен быть больше диаметра входного отверстия испытуемого объектива. Цену деления микроскоп-микрометра необходимо предварительно определить с помощью объект-микрометра (см. приложение 1).

Увеличение микроскопа Г берут в пределах

500А <Г< 1000А,

где А - апертура микрообъектива.

Рис. 1. Схема установки для измерения фокусного расстояния объектива;

1 - источник света; 2 - конденсор; 3 - матовое стекло; 4 - предмет (тест-объект); 5 - объектив коллиматора; 6 - испытуемый объектив; 7 - окулярный микрометр; 8 – микроскоп;

Проведение измерений. Коллиматор с тест - объектом, испытуемый объектив и микроскоп-микрометр устанавливают на оптической скамье на одной оси и закрепляют. Обычно в качестве тест-объекта выбирают расстояние между базовыми штрихами миры ГОИ ГОСТ 15114-78. Номер миры ГОИ выбирают таким образом, чтобы изображение интервала между базовыми штрихами (см. табл. 1) занимало почти все поле зрения микроскопа (в пределах оцифрованной части неподвижной шкалы окулярного микрометра).

Таблица 1

Номер миры ГОИ	1 2 3 4 5 6
Расстояние между базовыми штрихами, мм	1,2 2,4 4,8 9,6 19,2 38,4

Фокусируют микроскоп на четкое изображение тест-объекта, после чего, не сдвигая микроскоп, последовательно совмещают перекрестие шкалы окулярного микрометра с изображением базовых штрихов миры. Отсчеты берут сначала по оцифрованной шкале микрометра, а затем по барабанчику. Измерения повторяют не менее трех раз и вычисляют среднее арифметическое значение разности

полученных отсчетов.

Расстояние

вычисляют по формуле

, (1)

где С - цена деления микроскоп-микрометра.

Обработка результатов измерений. Значение фокусного расстояния

испытуемого объектива вычисляют по формуле

, (2)

где

- фокусное расстояние объектива коллиматора; Y -расстояние между базовыми штрихами миры ГОИ.

Погрешность измерения фокусного расстояния объектива указанным методом не превышает 0,5%.

3. Измерение заднего вершинного отрезка объектива

Принцип метода. Принцип метода состоит в измерении расстояния от вершины последней поверхности испытуемого объектива до фокальной плоскости.

Аппаратура. Измерение заднего вершинного отрезка объектива проводится на той же аппаратуре, что и измерение фокусного расстояния объектива (см. рис. 1).

Апертура микрообъектива микроскопа должна быть не меньше апертуры испытуемого объектива.

Проведение измерений. Микроскоп наводят на четкое изображение тест-объекта (штриховой миры ГОИ) и берут отсчет I по шкале направляющих оптической скамьи с помощью нониуса (рис. 2). Наведения повторяют не менее пяти раз и вычисляют среднее арифметическое значение отсчета I.

Не меняя фокусировку микроскопа, смещают его по направляющим оптической скамьи до получения четкого изображения наружной оптической поверхности испытуемого объектива, для чего эту поверхность посыпают порошком мела или пудрой. Берут отсчет II по шкале направляющих оптической скамьи с помощью нониуса. Наведения повторяют не менее пяти раз и вычисляют среднее арифметическое значение отсчета II.

Рис. 2. Схема установки для измерения заднего вершинного отрезка объектива:

1 - коллиматор; 2 - испытуемый объектив; 3 - микроскоп; 4 - нониус, связанный с держателем микроскопа; 5 - шкала направляющих оптической скамьи;

Обработка результатов измерений. Величина заднего отрезка объектива определяется как разность средних значений отсчетов I и II.

Погрешность определения заднего вершинного отрезка объектива не превышает 1%.

4. Измерение предела разрешения объектива

Принцип измерения. Состоит в определении наибольшего числа штрихов в одном миллиметре изображения штриховой миры, формируемого испытуемым объективом, которые еще наблюдаются раздельно по четырем направлениям при оптимальной яркости изображения и полезном увеличении наблюдательного микроскопа.

Измерения проводятся для центра поля зрения объектива и для заданного в технической документации угла поля зрения.

Аппаратура. Для определения предела разрешения используется аппаратура, функциональная схема которой приведена на рис. 1.

Апертура микрообъектива микроскопа, в который ведется наблюдение, должна быть не меньше апертуры испытуемого объектива. Увеличение микроскопа Г должно удовлетворять условию

500А <Г<1000А,

где А - апертура микрообъектива.

Коэффициенты передачи контраста объектива коллиматора в рабочем спектральном диапазоне испытуемого объектива должны быть не менее:

на частоте 5 штр/мм………………………… 0,85;

на частоте 10 штр/мм…………………………0,7;

на частоте 15 штр/мм…………………………0,5.

Подготовка к измерениям. В фокальной плоскости объектива коллиматора устанавливают штриховую миру ГОИ ГОСТ 15114-78.

Для измерения предела разрешения объектива в центре поля зрения коллиматор, испытуемый объектив и микроскоп устанавливают соосно.

Для измерения предела разрешения для заданного угла поля зрения объектив поворачивают вокруг вертикальной оси на указанный угол. На тот же угол разворачивают и микроскоп.

Проведение измерений. Микроскоп фокусируют на четкое изображение штрихов миры. Перемещаясь от более крупных штрихов к мелким, определяют номер элемента миры, в пределах которого все направления штрихов еще видны раздельно.

Обработка результатов измерений. По номеру миры ГОИ и номеру разрешаемого элемента, пользуясь ГОСТ 15114-78 (а также таблицей, приведенной в приложении 2), определяют число штрихов

в 1 мм разрешаемого элемента в плоскости миры. Разрешающую способность , штр/мм, испытуемого объектива вычисляют по формуле

, (3)

где

- фокусное расстояние объектива коллиматора; - фокусное расстояние испытуемого объектива.

Погрешность измерения предела разрешения не превышает 6%.

Сделать заключение об аберрациях или необходимых исправлениях объектива только на основании измерения разрешающей способности невозможно. Испытания по дифракционной точке или по искусственной «звезде», несмотря на их субъективный характер, могут дать приблизительную оценку аберраций и качества изготовления и сборки объектива.

5. Оценка качества изображения объектива по дифракционной точке

Принцип метода. Метод основан на рассматривании в монохроматическом свете увеличенного изображения светящейся точки и сравнении полученного изображения с изображением, создаваемым эталонным объективом, или схематическим рисунком дифракционной картины, искаженной аберрациями [2].

За эталонный объектив принимается объектив, соответствующий расчету с допустимыми отклонениями, согласованными в установленном порядке.