5. Измерение и контроль основных характеристик оптических приборов

5.1. Основные характеристики оптических приборов

Оптические и оптико-электронные приборы включают в себя оптическую часть, формирующее оптическое изображение и регистрирующую часть (рис. 1).

Рис. 5.1

1. К геометрическим характеристикам относятся:

- передний и задний фокусные расстояния f, f’;

- передний и задний фокусные отрезки S_F, S’_F’;

- передний и задний рабочие отрезки S_p, S’_p’;

- линейное увеличение β, Γ;

- линейное и угловое поля зрения 2ω, 2y;

- диаметры входного и выходного зрачка D, D’.

2. К светотехническим характеристикам относятся:

- коэффициент светопропускания τ;

- коэффициент светорассеяния σ;

- коэффициент отражения ρ;

- освещенность по полю E₀;

- коэффициент виньетирования K_ω;

- цветопередача.

3. К характеристикам, определяющим качество оптической системы, относятся:

- разрешающая способность;

- остаточные аберрации;

- функции рассеяния;

- оптическая передаточная функция;

- пограничная кривая.

5.2. Измерение фокусных расстояний

Измерения проводят, как правило, на оптической скамье, либо на специальных измерительных устройствах. Перед измерением необходимо проверить коллиматор и зрительную трубу на бесконечность и при необходимости сфокусировать их:

- по удаленному предмету;

- методом автоколлимации;

- методом трех коллиматоров.

В практике оптических измерений применяют следующие основные методы измерения фокусных расстояний:

1. Увеличения.

2. Автоколлимационный.

3. Угловых измерений.

4. Узловой точки.

5. Интерфенционный.

6. Фотоэлектрический.

Третий и четвертый методы являются гониометрическими. Все указанные методы являются косвенными.

5.2.1. Метод увеличения

Метод увеличения основан на определении линейного увеличения оптической системы и вычислении заднего фокусного расстояния.

1. Измерение фокусного расстояния положительной оптической системы

При этом применяются прямой и обратный способы.

Прямой способ

На рис. 2 приведена схема установки.

Рис.5. 2

1 – Конденсор; 2 – Сетка (у); 3 – Объектив коллиматора; 4 – Исследуемая оптическая система; 5 – Изображение сетки (y’); 6 – Микроскоп.

(1)

(2)

Продифференцируем выражение (2), получим погрешность измерения и среднеквадратическое отклонение.

(3)

(4)

Обратный способ

На рис. 3 приведена схема установки.

Рис.5. 3

1 – Конденсор; 2 – Сетка (у); 3 – Исследуемая оптическая система ; 4 – Объектив зрительной трубы; 5 – Изображение сетки (y’); 6 – Окуляр.

(5)

(6)

Продифференцируем выражение (6), получим погрешность измерения и средне-квадратическое отклонение.

(7)

(8)