62555 (Контроль оптических характеристик приборов)

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра ЭТТ

РЕФЕРАТ

На тему:

«Контроль оптических характеристик приборов »

МИНСК, 2008

Измерение оптических характеристик телескопических систем

Телескопическая система характеризуется следующими основными параметрами: увеличением, полем зрения, размерами и расположением зрачка выхода, пропусканием и светорассеянием.

Измерение увеличения телескопических систем

В телескопической системе видимое, линейное и угловое увеличения являются постоянными величинами и связаны друг с другом следующей зависимостью:

(1)

Где Г – видимое увеличение;

- угловое увеличение;

- линейное увеличение;

- диаметр зрачка входа;

- диаметр зрачка выхода;

2 - угол поля зрения в пространстве предметов;

2 - угол поля зрения в пространстве изображения.

Рис. 1. Схема измерения видимого увеличения телескопической системы по линейному увеличению.

Существует несколько методов измерения увеличения, осно­ванных на использовании формулы (1).

Измерение увеличения по линейному увеличению. Схема из­мерения представлена на рис. 1. Стеклянную масштабную шкалу 3 помещают вблизи объектива 4 испытуемой телескопиче­ской системы. Изображение этой шкалы получается недалеко от зрачка выхода системы. Для определения увеличения измеряют величину этого изображения с помощью динаметра 5, предста­вляющего собой лупу, в фокальной плоскости которой устано­влена сетка.

При измерении к наружному торцу окуляра прижимают тубус динаметра и, передвигая в нем трубку с лупой и сеткой, совме­щают сетку динаметра с изображением шкалы 3. Измерив величину изображения, находят видимое увеличение телескопической си­стемы по формуле

где — число целых делений стеклянной масштабной шкалы;

- цена одного деления масштабной шкалы в мм;

N₂- число делений шкалы динаметра, укладывающихся в делениях стеклянной шкалы;

- цена одного деления шкалы динаметра.

Стеклянная масштабная шкала может быть заменена круглой или прямоугольной диафрагмами, размеры которых заранее известны. Диафрагма или шкала должны быть освещены днев­ным рассеянным светом или электролампой 1 через молочное или матовое стекло 2,

При измерении линейного увеличения положительных телескопических систем используются динаметры Рамсдена или Чапского. При измерении увеличения отрицательных систем при­меняется динаметр Чапского.

Измерение видимого увеличения по угловому увеличению. Для определения видимого или углового увеличения можно использовать установку, состоящую из коллиматора 1 и зрительной: трубы 2 с сеткой (рис.2). Измерения на установке выполняют в следующей последовательности. Предварительно зрительную трубу 2 визируют на коллиматор 1 и замечают, сколько делений по шкале трубы занимает изображение одного иль нескольких: делений шкалы коллиматора. Затем между коллиматором зрительной трубой помещают испытуемую систему 3 и вновь, замечают, сколько делений пo шкале зрительной трубы зани­мает изображение того же деления (или нескольких делений) шкалы коллиматора.

Рис.2. Схема измерения видимого увеличения телескопической системы по угловому увеличению

Отношение / определяет угловое или видимое увеличе­ние телескопической системы.

Измерение поля зрения телескопических систем

Измерение поля зрения телескопической системы можно осу­ществить несколькими методами.

Измерение поля зрения с помощью широкоугольного колли­матора. Схема измерений показана на рис.3. фокальной плоскости объектива коллиматора 1 расположена шкалах двумя взаимно перпендикулярными рядами делений, оцифровка деле­ний которой, выполнена в угловой мере.

За объективом широкоугольного коллиматора устанавливают контролируемую систему 2 так, чтобы центр се поля зрения сов­пал с центром перекрестия шкалы коллиматора. Наблюдая в кон­тролируемую систему, замечают, какие деления шкалы колли­матора еще видны на краях поля зрения контролируемой системы.

Рис.3. Измерение поля зрения телескопической системы с помощью широкоугольного коллиматора.

Расстояние между этими делениями, выраженное в угловой мере, и определяет поле зрения контролируемой системы.

При проверке отрицательной телескопической системы (труба Галилея) необходимо учесть следующее.

1. Поле зрения такой системы резко не ограничено и осве­щенность изображения на краю постепенно падает, поэтому определение края поля, а следовательно, и величины поля зре­ния такой системы несколько условно. В этом случае рекомен­дуется изменять специальные устройства, позволяющие опре­делять зависимость падения освещенности от величины угла поля зрения.

Рис.4. Измерение поля зрения телескопической системы с помощью рейки.

2. В отрицательных телескопических системах полевой диафрагмой служит в большинстве случаев оправа объектива, по­этому диаметр объектива коллиматора должен быть больше диа­метра контролируемой системы, в противном случае объектив коллиматора ограничит поле зрения контролируемой системы.

Измерение поля зрения по рейке. Схема измерений показана на рис.9. Перед контролируемой системой 2 устанавливают рейку 1 с делениями на таком расстоянии, при котором деления рейки будут видны в системе

2 резко и без заметного на глаз параллакса.

Саму систему располагают так, чтобы ее визирная ось была примерно горизонтальна. Зная расстояние между делениями рейки, видимыми на краях поля зрения контролируемой системы, и измерив расстояние от рейки до системы 2, определяют угол поля

Где А - расстояние между делениями рейки, видимыми на краях

поля зрения;

L - расстояние между рейкой и контролируемой системой 2.

Измерение диаметра зрачка выхода телескопической системы и его удаления

Измерения выполняют с помощью динаметров Рамсдена или Чапского. На рис. 5, а показано устройство динаметра Рамсдена. Динаметр представляет собой трубку 3, вставленную в тубус 1, В трубке 3 укреплена стеклянная шкала 2, внутри нее есть резьба, по которой передвигается лупа 4 в оправе для фокусировки ее на шкалу. На цилиндрическую поверхность трубки 3 нанесены деления с интервалом 1 мм. По э им делениям отсчитывают расстояние от опорного торца тубуса 1 до стеклян­ной шкалы динаметра.

Для измерения диаметра зрачка выхода телескопической системы и удаления его от наружного края окуляра предвари­тельно фокусируют лупу динаметра на резкое изображение его шкалы. Затем, осветив объектив системы рассеянным светом и прижимая тубус динаметра к наружному краю оправы окуляра телескопической системы, передвигают трубку 3 внутри тубуса 1 до тех пор, пока не будет резко виден в лупу зрачок выхода си­стемы.

Зрачок выхода обычно имеет вид светлого полного круга или круга, несколько срезанного с одной или двух сторон (если кон­тролируемая система имеет призмы).

Далее по шкале динаметра измеряют диаметр зрачка выхода, а по шкале, нанесенной на трубке, отсчитывают расстояние от торца окуляра контролируемой системы до ее зрачка выхода.

В динаметре Чапского (рис. 5, б) в отличие от динаметра Рамсдена впереди шкалы помещен объектив. Этот объектив распо­ложен так, что стеклянная шкала динаметра оказывается на двой­ном фокусном расстоянии от объектива. Следовательно, в пло­скости стеклянной шкалы динаметра будут резко видны предметы, находящиеся на двойном фокусном расстоянии от объектива динаметра.

Рис. 5. Схема динаметров Рамсдена и Чапского.

Главное преимущество динаметра Чапского — это возмож­ность измерений размеров зрачка выхода, находящегося внутри телескопической системы. Это имеет место, например, в трубе Галилея, если ее рассматривать независимо от глаза, где зрачком выхода-системы служит изображение ее объектива через окуляр, расположенное между окуляром и объективом телескопической системы.

В заднем фокусе лупы в обоих динаметрах располагают не­большую диафрагму, которая создает телецентрический ход цучей в пространстве изображений (рис. 5, в). Поэтому незначительные ошибки в фокусировке динаметра на резкое изображение зрачка выхода контролируемой системы не сказываются на точности измерений.

Измерение пропускания

Измерение полезного пропускания телескопических приборов выполняют на установке, подобной универсальному фотометру типа ИФТ-15А. Схема установки представлена на рис. 6.

Во входное отверстие исследуемого телескопического при­бора 3 направляется параллельно его оптической оси пучок лу­чей, выходящих из коллиматорного объектива фотометра. В фо­кальной плоскости объектива 2 коллиматора находится точечный источник света, как правило, круглое отверстие в непрозрачной диафрагме 1, освещенное лампой накаливания. За исследуемым прибором с помощью дополнительной короткофокусной линзы 4 или с помощью продольного перемещения окуляра прибора полу­чают изображение точечного источника света.

Рис. 6. Схема установки для измерения коэффициента светопропускания телескопических систем.

Ограничительную диафрагму 5 устанавливают так, чтобы ее отверстие было концентрично изображению источника света. Диаметр отверстия выби­рают так, чтобы через него свободно проходил световой поток, образующий изображение точечного источника света (в том числе лучи, образующие в изображении точечного источника дифракционные и аберрационные кольца, ореолы, каемки), а световой поток, нерегулярно прошедший через прибор и образующий фон вокруг изображения, должен быть задержан. Световой поток, прошедший через отверстие ограничительной диафрагмы, воспринимается светочувствительным приемником 6, фототок которого регистрируется гальванометром. Затем фотоприемник устанавли­вают перед входным отверстием контролируемого прибора и реги­стрируют показания гальванометра, пропорциональные свето­вому потоку, вошедшему в контролируемый прибор. Коэффици­ентом полезного пропускания телескопического прибора назы­вают отношение выходящего из прибора светового потока , создающего изображение малого светящегося предмета, к свето­вому потоку , входящему в прибор, от этого предмета: