Теория и расчет оптических систем

-8,63

-8,57

Вариант №8. Относительное отверстие 1:6. Начертить систему, показать ход главного луча, определить световые диаметры, если виньетирование отсутствует, 2 5 . Определить положение и диаметры входного и

выходного зрачков, если апертурная диафрагма совпадает со 2-ой поверхностью, в системе со следующими конструктивными данными:

Вариант №9. Апертурная диафрагма расположена на расстоянии 11,5 мм от 2-ой поверхности. Определить диаметр АД, входного и выходного зрачков, а также положение зрачков, на чертеже показать ход главного луча. Предмет в бесконечности. Найти 2y', если 2 60 , относительное отверстие 1:6. В объективе конструктивные данные:

23,0

-21,6

-20,8

Вариант №10. Апертурная диафрагма расположена на расстоянии 5 мм после 4-ой поверхности, предмет в бесконечности, sin ζ' 0,1. Определить положение и диаметры входного и выходного зрачков, диаметр апер-

турной диафрагмы, световые диаметры линз, если виньетирование составляет 10% снизу, 2 5 . Объектив имеет следующие конструктивные данные:

поверхности на расстоянии 2 мм. Определить:

1.положение и диаметры входного и выходного зрачков;

2.диаметр апертурной диафрагмы;

3.линейное поле в пространстве изображений, предмет в бесконечности;

4.световые диаметры, если виньетирование сверху и снизу 25%.

В объективе следующие конструктивные данные:

202

Вариант №12. В системе со следующими конструктивными данными и sin ' 0,2 , 2 30 :

Определить:

1.положение и диаметры входного и выходного зрачков, если апертурная диафрагма расположена после 4-ой поверхности на расстоянии 1,5 мм;

2.диаметр апертурной диафрагмы;

3.линейное поле в пространстве изображений; передний отрезок S 20мм;

4.световые диаметры линз, виньетирования нет.

203

Вариант №13. В системе со следующими конструктивными данными и D 40 мм , 2y' 20 мм , апертурная диафрагма расположена на расстоянии 1,5 мм от 4-ой поверхности:

Определить:

1.положение входного и выходного зрачков;

2.диаметры апертурной диафрагмы и выходного зрачка;

3.линейное поле в пространстве предметов; предмет расположен на расстоянии 10 м от объектива;

4.построить ход главного луча.

Печать в системе «Opal»

1.Печать исходных данных производится из подменю главного меню «Файл» после нажатия кнопки «Печать». Печать осуществляется после расчета и после «выхода» из результатов расчета.

2.Печать результатов расчета:

–войти в меню "анализ аберраций";

–например, произвести расчет аберраций осевого пучка, нажав ENTER (на экране появятся результаты расчета);

–нажать ESC, т.е. войти в основное меню;

–нажатъ F7.

3. Команда на печать: послать задание – нажатие клавиши F7.

204

Лабораторная работа № 10

ИССЛЕДОВАНИЕ ЯРКОСТИ ОБЪЕКТОВ

Цель работы. Получение практических навыков работы на приборе яркометр-люксметр, измерение яркости оптических образцов абсолютным и относительным методом.

Оборудование и принадлежности

Яркометр-люксметр ЯРМ-3, приспособления, светофильтры, образцы.

Описание и принцип работы прибора

Яркомер-люксметр ЯРМ-3 (рис. 10.1) предназначен для измерения яркости постоянных источников света со сплошным спектром излучения, освещенности, создаваемой данными источниками и яркости освещаемых объектов с неселективным отражением. Применяется в оптико-механической, полиграфической и др. отраслях.

а) б)

Рис.10.1.Общий вид ЯРМ-3:а) блок питания; б) фотометрическая головка

Вфототехнике освещенность определяют с помощью экспонометров и экспозиметров, в фотометрии –

спомощью люксметров.

205

Достоинства прибора:

–широкий диапазон измеряемых яркостей и освещенностей;

–измерение яркости объектов малого размера;

–переменное увеличение визира;

–выход на термопечать;

–высокая производительность труда за счет применения микропроцессорной системы.

Принцип работы основан на преобразовании потока, поступающего от объекта измерения, в электрический сигнал с помощью фотоприемника (ФП). Сигнал с ФП после усиления передается на вход АЦП и далее в микропроцессорную систему МПС, которая считывает напряжение пропорциональное световому потоку, производит обработку результатов от измеряемого объекта и выдает результат на ЦТ.цифровое табло ЦТ.

Яркость измеряемого объекта:

где UL и UE – величина сигнала, поступающего от измеряемого объекта, UT – величина сигнала при перекрытом световом потоке, KE (KL) – коэффициент, учитывающий размер введенной диафрагмы, выбранный коэффициент усиления, светофильтр или ослабитель.

Схема оптическая принципиальная. Объектив 2, 3, 4, 5 изображает объект измерения в плоскости сменных полевых диафрагм 7, которые ограничивают площадку на объекте измерения (рис.10.2). Свет от площадки проходит объектив, АД (6), ПД, линзы 24 и 25, светофильтр 27, матовое стекло 28 и попадает на фотоприемник 29.

ПД имеют диаметры: 0,05; 0,15; 0,51; 4,82; 15,3 мм (в угловой мере: 3’5; 10’; 35’; 5°,5; 17°,5).

Неподвижная АД=(Ø17 мм) обеспечивает независимость показаний от расстояния до измеряемого объекта при соблюдении следующих условий:

–изображение объекта измерения в плоскости ПД должно быть больше диаметра введенной ПД;

–измеряемый объект должен быть равноярким.

Линзы 24, 25 проектируют АД на матовое стекло 28. Корригирующий светофильтр приводит спектральную чувствительность фотоумножителя к относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного света.

Подвижка вдоль оси объектива позволяет исследовать объекты, находящиеся на любом расстоянии от объектива (от бесконечности до 2f /). Для корректировки чувствительности яркомера в процессе эксплуатации в

206

схеме предусмотрен встроенный контрольный осветитель: миниатюрная лампа 31, отражающая молочная пластина 33 и нейтральное стекло НС 32. Для расширения диапазона измерения в сторону больших яркостей и освещѐнностей в схему введены два НС 26 с оптическими плотностями D1= 2 и D2= 3.

Рис.10.2. Оптическая схема

Молочная линза 1 вводится при измерении освещенности. Визирное устройство предназначено для наведения прибора на измеряемый объект. В визире виден участок измеряемой площадки вокруг ПД, введѐнной в

ход лучей, которая расположена в фокальной плоскости объектива 9, 11, 12 визира. Направление лучей в визир осуществляется призмами 8, 10. Параллельный пучок из объектива 9, 11, 12 направляется на объектив системы переменного увеличения; передний фокус окуляра 16,17 совмещѐн с задним фокусом объектива 13, 14, поэтому из окуляра выходит параллельный пучок и направляется на выходной объектив 18, 19, 20 визира. ПД визира (диаметр 20 мм.) рассматривается в окуляр 21, 22, 23 имеющего 10х. Система переменного увеличения имеет два фиксированных значения: 0,5х; 2х, общее увеличение визира соответственно равно 5х и 20х.

207

Включить тумблер, загорается светодиод «СЕТЬ» (на цифровом табло ЦТ – различные символы). Нажать клавишу ПУСК на блоке управления высвечивается символ «L, после чего на ЦТ результата высвечивается величина темнового сигнала в мВ, показатель степени 10, индикация «мВ», на ЦТ « ДИАФРАГМА» угловая величина введенной ПД. Если указанная информация не появилась, повторно нажать кнопку «ПУСК». Выдержать яркомер во включенном состоянии 10 минут и провести калибровку. После высвечивания на ЦТ сигнала от КО, нажать клавишу «L», рукоятку «ШТОРКА» перевести в положение «ОТКР». Яркомер направляют в сторону измеряемого объекта и прогревают в течение 50 мин.

Калибровка яркомера

Поставить рукоятки «ДИАФРАГМА» в «5.5º», «ОСЛАБЛЕНИЕ» – на «0», «ВИЗИР» и «ШТОРКА» в «ЗАКР». Нажать клавишу «КАЛИБР». По истечении некоторого времени на ЦТ высвечивается сигнал контрольного осветителя в «мВ», горит светодиод «КАЛИБР». После установления постоянства показаний (через 2- 3 мин.) нажать клавишу режима измерений «L» или «Е».

С помощью изучаемого прибора можно измерять:

1. Яркость источника «А» и неселективных светящихся (освещѐнных) объектов.

Первоначально нажимаем «L», открываем шторку «визир» для наводки на измеряемый объект; добиваемся резкого видения установленной ПД. После наведения на резкое видение ПД, привести изображение объекта в центр поля зрения визира. После наведения на объект шторку «ВИЗИР» закрыть, открыть шторку основного канала и снять отсчѐт по ЦТ.

Определение диаметра измеряемой площадки, расположенной на любом расстоянии от яркомера:

( )

(10.3)

где – диаметр введѐнной ПД, мм; фокусное расстояние объектива f ’=50 мм; а - расстояние от объектива до измеряемого объекта, мм.

208

209

Содержание отчета

1.Цель работы.

2.Оборудование.

3.Основные сведения из теории.

4.Оптическая схема прибора, назначение.

5.Методика и ход работы.

6.Таблицы измерений. Характеристики и описание измеряемых образцов.

7.Обработка результатов измерений с оценкой точности.

8.Таблица расчетов.

9.Заключение.

Некоторые справочные данные

Таблица. Некоторые численные данные освещенности

210