Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_3473
.pdf
остается неподвижной, в то время как точка A перемещается по поверхности объекта. Кроме того,
коэффициент БО (отношение AO) является постоянным и равен увеличению, создаваемому 85-кратной
линзой при изображении поверхности данного объекта.
В силу симметрии линзы поверхности объекта и изображения будут поверхностями вращения,
симметричными относительно оси линзы. В остальном их форма 90 произвольна, но почти во всех
практических случаях цель состоит в том, чтобы сделать их как можно ближе к плоскостям,
перпендикулярным оси линзы. В описанном ниже устройстве предполагается наличие плоских поверхностей
объекта и изображения 95, однако испытания для других поверхностей могут быть проведены путем замены
прямой полосы изображения другой полосой, имеющей форму основного сечения требуемой поверхности.
В общем случае расстояния от линзы до поверхности объекта 100 и поверхности изображения изменяются в
зависимости от угла, образованного прямой линией AB с осью линзы.
Поскольку движения, необходимые для объекта, аналогичны движениям, передаваемым приемнику
изображения, очевидно, возможно провести исследование линзы при конечном увеличении, предусмотрев на
стороне объекта линзового аппарата движение объекта, аналогичное тому, которое используется на стороне
изображения для движения приемника.
Этот метод, как правило, неудобен, поскольку вся аппаратура становится чрезвычайно громоздкой, за
исключением линз с очень коротким фокусным расстоянием (115 мм). Поэтому предпочтительны другие
способы контроля положения объекта.
Объект, находящийся на поверхности объекта, не обязательно является реальным. Независимо от его
характера, удобно называть объект на поверхности объекта непосредственным объектом, а реальный объект
— первичным объектом. Таким образом, в устройстве, описанном в Спецификации 125
В патенте № 130224 непосредственный объект находится на бесконечном расстоянии от исследуемой линзы
и получается путем размещения основного объекта, небольшой освещенной финишной линзы; описан способ
использования такого типа регулировки в интерференционных тестах. В данном устройстве предусмотрены
средства для вращения исследуемой линзы вокруг линии, перпендикулярной ее оси и проходящей через ее
вторую главную точку, а также средства, действующие одновременно с вышеуказанными, с помощью которых
приемник изображения, в данном случае сферическое зеркало, служащее для отражения света обратно через
линзу, автоматически перемещается к линзе или от нее таким образом, чтобы центр кривизны зеркала всегда
находился там, где линия, совпадающая с осью падающего светового луча, пересекает фокальную плоскость,
в которой линза должна формировать свое изображение. Эта линия в дальнейшем будет называться главной
осью аппарата.
Настоящее изобретение относится к расширению методов обработки и тестирования линз, в которых
используется принцип вращения тестируемой линзы вокруг оси для обеспечения возможности исследования
различных частей изображения, и делает их применимыми в случаях, когда не выполняются одно или оба
условия, касающиеся расстояния до объекта и приблизительного совпадения осей падающего и выходящего
света.
В описании способа достижения этой цели в основном упоминается один метод тестирования, а именно тот,
при котором дефекты изображения измеряются с помощью интерференционных полос, как это в целом
описано в уже упомянутой спецификации.
Однако следует полностью понимать, что данный подход используется исключительно из соображений
удобства, и что данное изобретение может быть применено к другим методам тестирования и отделки, таким
как упомянутые ранее, путем введения объекта и приемника изображения, подходящих для таких методов. К
числу наиболее важных классов приемников изображений относятся смеситель, линза, телескоп, микроскоп,
фотокамера, светочувствительная ячейка, линза для проецирования изображений на экран и точно
сформированная непрозрачная пластина.
Применение описанной ниже процедуры позволяет с легкостью проводить испытания в широком поле зрения
на любой линзе, размеры которой разумно соотносятся с размерами испытательного оборудования, для
поверхности объекта произвольной формы. Чтобы по возможности избежать излишней сложности в описании
метода, иллюстрируются только те случаи, которые имеют известное промышленное значение, и они
отобраны таким образом, чтобы в каждом случае демонстрировалась хотя бы одна особенность. При
тестировании линз, имеющих апертуру 236 634, в фокусе коллиматора.
Кроме того, мы используем термин «промежуточный объект» для обозначения любого изображения основного
объекта, сформированного оптическими средствами до изображения непосредственного объекта.
Пространственные отношения между этими несколькими объектами не обязательно должны быть
фиксированными; они, как правило, будут изменяться при любых движениях оптических элементов,
посредством которых формируются последовательные объекты. Таким образом, вполне возможно
использовать фиксированный основной объект и произвольно расположенный фиксированный
промежуточный объект, за которым следует подвижный непосредственный объект.
Если исследуемая линза вращается вокруг фиксированной оси, то перемещения оптического элемента,
образующего непосредственный объект, могут контролироваться таким образом, чтобы обеспечить
требуемое соотношение между расстоянием непосредственного объекта от линзы и углом поворота линзы
относительно ее симметричного положения. Аналогичным образом мы различаем несколько изображений.
Изображение, формируемое непосредственно исследуемой линзой, называется непосредственным
изображением; за ним могут следовать промежуточные изображения и конечное изображение. Когда метод
исследования заключается в детальном изучении нормального изображения, окончательное изображение
формируется на сетчатке глаза наблюдателя при визуальном осмотре или на светочувствительной
поверхности при использовании фотографических методов. Соотношение этих последовательных
изображений будет неизменным, если все элементы оптической системы, следующие за исследуемой линзой,
сохраняют постоянное относительное положение, но может изменяться при относительном перемещении
этих элементов. В частности, элементы могут быть перемещены таким образом, чтобы конечное изображение
не меняло своего положения при корректировке различных частей поля зрения для исследования.
Приёмник изображения, составляющий первую часть этой системы, в исключительных случаях может не
сохранять неизменное положение относительно непосредственного изображения.
Важно отметить, что даже в тех методах испытания, в которых исследуемая поверхность не сопряжена с
изображением, создаваемым исследуемой линзой (например, в интерференционном методе и методе
«ножевого края», в котором рассматривается изображение апертуры исследуемой линзы), как и в других
случаях, приемник изображения должен быть расположен относительно непосредственного изображения.
60) Рабочие характеристики тестируемой линзы оцениваются на основе знания основного объекта и анализа
конечного изображения или какого-либо другого внешнего вида. Строго говоря, эта линза занимается только
преобразованием непосредственного объекта в непосредственное изображение, и для того, чтобы можно
было сделать правильные выводы из наблюдаемых явлений, крайне важно, чтобы все оптические части
используемого для последовательного формирования объектов и изображений не вносили существенных
искажений. По этой причине крайне желательно, чтобы оси всех падающих световых лучей совпадали или
почти совпадали с осями 7f, то есть с осями элементов, с которыми они соприкасаются.
Таким образом, все элементы, перемещаемые для обеспечения смещения объекта или изображения, должны
перемещаться в направлении своих собственных осей и вдоль оси 80 падающего на них света.
Необходимость формирования промежуточных объектов зависит от выбранного метода испытаний. При
использовании интерференционных методов в качестве основного объекта используется искусственная
звезда, поэтому волновые фронты изначально неизбежно имеют изогнутую форму. Для работы с плоскими
волнами желательно, чтобы пучок разделялся на две части, окончательное слияние которых приводит к
образованию интерференционных полос. Поэтому промежуточный объект на бесконечном расстоянии
обеспечивается размещением основного объекта в фокусе коллиматора. Если предположить, что
поверхность объекта находится на бесконечности, так что волны, достигающие исследуемой линзы, должны
быть плоскими для всех точек объекта, то дальнейшее преобразование поверхностей падающих волн 100 не
требуется, и объектом, находящимся на бесконечном расстоянии, будет являться объект, находящийся
непосредственно перед линзой.
С другой стороны, когда линзу необходимо протестировать на конечное увеличение, то есть на близкий
объект, волны, падающие на линзу, должны иметь конечную кривизну, поэтому для получения
непосредственного объекта требуется как минимум еще одно преобразование, а количество преобразований
может быть еще больше, если требуется стационарный промежуточный объект на конечном расстоянии. В
большинстве других методов тестирования возможна большая простота на объектной стороне тестируемой
линзы, поскольку изображение, на основе которого определяются поправки линзы, рассматривается на
лицевой стороне этой линзы, а не на объектной стороне. Далее будет предполагаться, что получен
фиксированный промежуточный объект (который для некоторых методов испытания может быть основным
объектом) и расположен в заданной точке на главной оси аппарата либо на конечном расстоянии от
исследуемой линзы, либо на бесконечном расстоянии. 125 Когда промежуточный объект находится на
конечном расстоянии, изменения положения ближайшего объекта можно удобно получить, придавая
телескопу 130 т, 10 236,634 - 236,634 соответствующие перемещения вдоль главной оси.
Влияние подобных движений можно увидеть из следующих соображений.
Изображения B1, B2, B, --- ряда точек A1, A2, A2, - на оси линзы в общем случае образуют диапазон точек, не
похожий на исходный диапазон, но в частном случае, когда линза представляет собой телескоп, оба
диапазона подобны. Если увеличение телескопа равно n, то масштаб диапазона A1, A2, A8, - - - будет в n² раз
больше масштаба диапазона B1, B2, B3, - - -. Если n2 отличается от единицы, то вследствие этой разницы
масштабов на оси будет точка 0, расположенная в фиксированном положении относительно телескопа,
которая является самосопряженной точкой двух диапазонов. Вместо того чтобы рассматривать положение
телескопа, достаточно рассмотреть положение 0. Расстояние любой точки А на оси от 0 всегда в n² раз
больше расстояния её изображения В от 0, причём точки А и В³ лежат по одну сторону от 0. Перемещение
телескопа представляется равным перемещением точки C. Таким образом, если P — фиксированная точка на
оси, то положения точки A, её точки B и точки O, то есть телескопа, связаны соотношением PB = PO (i-) A2.
Когда телескоп неподвижен, перемещение точки A всегда влечет за собой перемещение точки B в том же
направлении, но когда точка A неподвижна, а телескоп перемещается, перемещения точки B и телескопа
происходят в одном направлении, если увеличение телескопа численно больше единицы, и в
противоположном направлении, если увеличение численно меньше единицы.
Таким образом, перемещение телескопа особенно удобно, когда требуется, чтобы источник света или фокус
перемещались с величиной, которая является отражением, в увеличенном, равном или уменьшенном
масштабе, существующего перемещения.
При применении на объектной стороне исследуемой линзы А представляет собой фиксированный
промежуточный объект, В — переменный непосредственный объект, а С определяет положение телескопа.
Этот метод также может применяться на стороне изображения линзы, когда A будет переменным
непосредственным изображением, и телескоп может перемещаться для получения фиксированного
промежуточного изображения B. При использовании для перемещения непосредственного объекта часто
бывает удобно перемещать телескоп на меньшие расстояния, чем смещения, необходимые для
непосредственного объекта: то есть изменение PB должно превышать изменение PC. Это предполагает
значения n меньше единицы, и тогда B и 0 движутся в противоположных направлениях с постоянной
относительной скоростью. Таким образом, требуемое перемещение телескопа точно равно перемещению
точки, в которой главная ось пересекает поверхность в пространстве изображений, подобную и
расположенную аналогично фактической поверхности изображения. Если увеличительная способность
телескопа находится в правильном соотношении с увеличением, для которого необходимо протестировать
линзу, то перемещения телескопа будут точно равны перемещениям точки, в которой главная ось пересекает
фактическую поверхность изображения.
В этом случае телескоп может быть напрямую соединен с приемником изображения при условии, что ось,
вокруг которой вращается исследуемая линза, проходит через точку симметрии 0, так что точка изображения
всегда лежит на главной оси. Если m — коэффициент увеличения, то должно выполняться следующее
соотношение:
:ii l=m ( 1i-).
Если это условие не выполняется, перемещение телескопа можно контролировать из точки на главной оси 90
в пространстве изображения, совершая смещения в соответствующем увеличенном или уменьшенном
масштабе.
Когда промежуточный объект находится на бесконечном расстоянии, непосредственный объект 95 будет
располагаться в главном фокусе любой вспомогательной оптической системы, размещенной между ними.
Если эту вспомогательную систему перемещать целиком вдоль главной оси, то главный фокус, то есть
непосредственно объект, претерпит равные смещения. Вспомогательная система может располагаться
довольно близко к исследуемому объективу, независимо от расстояния до объекта, и, таким образом,
необходимые перемещения в последнем могут быть обеспечены с помощью устройств удобных размеров.
Относительные перемещения между частями вспомогательной системы также могут осуществляться с целью
уменьшения требуемого диапазона перемещения 110.
Как и в предыдущем примере, движения нетелескопической вспомогательной системы могут
контролироваться из осевой точки в пространстве изображения, будь то фактическая точка изображения или
другая точка, перемещения которой меньше или больше. В этом случае направление движения
вспомогательной линзы обычно противоположно направлению движения точки, из которой она управляется, а
изменение направления может быть достигнуто с помощью шарнирного рычага или аналогичного устройства.
Любой из вышеперечисленных методов управления непосредственным объектом может быть использован,
когда линза должна быть протестирована вместе с отражателем для переворачивания изображения.
Контрольная точка будет по-прежнему находиться на главной оси, хотя ось выходящего света может лежать в
совершенно другом направлении. Когда ось выходящего светового луча отклоняется от главной оси,
приемник изображения и любое другое вспомогательное оптическое устройство, используемое на стороне
изображения линзы, будут выравниваться и перемещаться вдоль прежней оси. В ходе испытаний возникают
различные случаи, связанные с хорошо известными типами приборов, и описаны удобные средства
удержания указанного устройства в правильном положении в этих случаях.
В любом случае, когда поверхности объекта и изображения не идентичны, будут использоваться отдельные
направляющие, форма которых будет определять направление движения непосредственного объекта и
приемника изображения.
Далее, со ссылкой на чертежи, будет более подробно описан способ поддержания правильного соотношения
между непосредственно рассматриваемым объектом, исследуемой линзой, приемником изображения и
любым другим вспомогательным оборудованием.
Рисунки с 1 по 13, упомянутые в спецификации, — это рисунки, представленные вместе с предварительной
спецификацией №.
28,913 1924 года. Рисунки с 14 по 17 прилагаются к данной полной спецификации и схематически
иллюстрируют использование телескопов в аппарате.
На этих чертежах: 36 неподвижных центров обозначены...
Соединительные элементы путем...
AS Скользящие соединительные элементы с роликами или штифтами, а также поперечные балки.
закреплены под постоянным углом к планке, вдоль которой их можно регулировать.
В устройстве, описанном в Техническом задании № 130224, испытуемая линза вращается на шарнире с
помощью стержня, на котором закреплен прямой стержень, причем стержень и стержень расположены под
прямым углом друг к другу. Зеркало (приемник изображения) способно скользить в направлении оси светового
луча, выходящего из исследуемой линзы, а его центр кривизны удерживается в контакте с стержнем с
помощью груза. Согласно настоящему изобретению, линза, образующая непосредственный объект,
аналогичным образом перемещается вдоль оси падающего светового луча, и это может быть достигнуто
путем выдвижения стержня в сторону объекта и обеспечения аналогичного механизма на выдвинутом конце
стержня. Такой аппарат был бы слишком велик для практического использования с линзами со средним и
большим фокусным расстоянием, и его можно заменить рычагом, плечи которого находятся в соотношении с
увеличением, который, таким образом, передает непосредственному объекту (то есть вспомогательной линзе)
осевое движение, которое передает движению точки изображения (т. е. непосредственному изображению)
отношение, равное обратной величине увеличения.
Следует отметить, что существенным фактором является отношение 75 плеч рычага, а не их абсолютная
длина, поэтому можно использовать рычаг любой удобной длины.
Один из вариантов, подходящий для общего использования, когда точка изображения находится на главной
оси:
Конструкция аппарата показана на рисунке 1 схем, прилагаемых к техническому описанию. Испытуемую линзу
необходимо вращать вокруг точки, которая делит 85% расстояния между узловыми точками в соотношении
увеличения.
На рисунке 1 X — исследуемая линза, M — сферическое зеркало с центром кривизны в точке C, а OI —
стержень 9(, несущий перпендикулярную планку IC, которая ограничивает его положение, чтобы он лежал на
желаемой поверхности изображения. Рычаг AB с неподвижной точкой опоры в точке D на главной оси
аппарата имеет такие пропорции, что m = DB, 95 DA', где m — увеличение, при котором необходимо
исследовать линзу X. Длина AB выбирается с учетом габаритов аппарата. В точках А и В стержни AE и BC
расположены параллельно друг другу под углом 100 градусов (не обязательно перпендикулярно AB).
Стержень BC находится в контакте со штифтом C, расположенным в центре кривизны сферического зеркала,
а штифт E на каретке 1(5), несущей вспомогательную линзу L, находится в контакте с другим стержнем AE.
Тогда, поскольку AED и BCD являются подобными треугольниками, DC DB DE DA = m или O-C-m. OE=(1-m)
OD, постоянная, где 10 O — фиксированная точка на главной оси, вокруг которой вращается исследуемая
линза.
Это соотношение показывает, что непосредственная точка объекта, которая перемещается так, как если бы
она была жестко прикреплена к вспомогательной линзе, 1i5 будет смещаться по желанию.
Вместо жестких рычажных систем AEDBC может использоваться система шарнирно-сочлененных стержней. В
этом случае BC и AE будут иметь фиксированную длину, и эти элементы i 20 будут пропорциональны в
соответствии с увеличением, а их концы будут прикреплены в местах... C и E относятся к кареткам зеркала и
линзы 236, 634 соответственно. Эта система стержней может быть воспроизведена для образования рычага
ножничного типа для перемещения вспомогательной линзы. В качестве альтернативы, пара кулачков,
линейные размеры которых пропорциональны коэффициенту увеличения, может быть аналогичным образом
установлена относительно оси D, вокруг которой они вращаются, при этом их ориентации будут
противоположными. Если они воздействуют на 10 осевых точек кареток X и M соответственно, то будут
обеспечены перемещения в желаемом соотношении. Подобные перемещения могут также обеспечиваться с
помощью специальных кулачков, предназначенных для установки в любой удобной части аппарата.
В некоторых случаях может возникнуть необходимость проверить линзу на приборе, если расстояние от
плоскости изображения до линзы слишком велико, чтобы центр кривизны зеркала оставался в этой плоскости
описанными выше способами.
В таких случаях адекватное управление движением зеркала обеспечивается использованием составного
рычага. На рисунке 2 пусть I — точка плоскости изображения, лежащая на оси 01 линзы, которая вращается
вокруг оси, проходящей через 0 и перпендикулярной плоскости OIC. Пусть OJ — любая удобная длина на
стержне OI.
Если x = 0, то движение в точке K, создаваемое поперечной перекладиной в точке J, будет в x раз больше
движения в точке C, создаваемого поперечной перекладиной в точке I, и, следовательно, рычаг,
обеспечивающий правильное движение объектива относительно штифта в точке K, должен иметь
передаточное отношение, в x раз превышающее передаточное отношение рычага, работающего
относительно штифта в точке C. Следовательно, передаточное отношение плеч DII и AD должно
определяться формулой DR DA = -mx, а D находится путем деления EK на то же отношение, когда ось
исследуемой линзы совпадает с главной осью.
Зеркало M необходимо переместить таким образом, чтобы его центр кривизны находился в недоступной точке
C в плоскости изображения IC и на главной оси. Это можно сделать, продлив рычаг AH до точки B, где DB =
DH, и приводя в движение каретку зеркала с помощью элемента BG, который расположен параллельно HK и
AE. Как и прежде, это может быть либо стержень, жестко прикрепленный к AB, либо стержень подходящей
длины, свободно соединенный в точках B и G. Аналогичным образом, линзы с очень коротким фокусным
расстоянием, которые по механическим причинам не могут быть проверены из-за сложности определения
центра кривизны зеркала на правильном расстоянии от оси линзы, могут быть проверены с помощью
подходящего рычага, уменьшающего перемещение, получаемое от поперечной планки, установленной на
любом удобном расстоянии на оси линзы.
Для того чтобы стало ясно, что можно использовать любой рычаг, в котором отношение постоянно и равно 65,
на рисунке 3 показана другая конфигурация аппарата, изображенного на рисунке 2. В данном случае
используется простой прямой рычаг, а штифты или ролики установлены на каретке на расстоянии 70 градусов
от главной оси аппарата пропорционально осевым перемещениям, необходимым в частях, к которым они
относятся; в качестве альтернативы штифты или ролики могут быть установлены на рычаге.
Альтернативный метод, позволяющий виртуально определить центр кривизны зеркала в точке изображения
на главной оси, показан на рисунке 4. Свет 80 от исследуемой линзы, сходящийся в непосредственной точке
изображения P, перехватывается линзой R и преломляется, образуя промежуточное изображение,
совпадающее с центром кривизны зеркала 85 1M. Линза R и зеркало M установлены на отдельных каретках,
каждая из которых может перемещаться вдоль оси аппарата. Их движения настолько контролируемы, что C,
центр кривизны зеркала M, всегда находится в точке, сопряженной с P в линзе R. Способ обеспечения
надлежащего относительного перемещения двух кареток заключается в размещении штифта или ролика на
каретке линзы 95 в точке F, переднем главном фокусе линзы R. Этот штифт находится в контакте с стержнем
JF, жестко прикрепленным в удобной точке J к стержню 1O, который вращает исследуемую линзу. Там же, на
шарнире в точке F, закреплен прямоугольный рычаг, одно плечо которого ограничено положением вдоль оси
JF. Перпендикулярный элемент несет в фиксированной точке S стержень SG, свободно шарнирно
соединенный в точке S с рычагом 105 и в точке G с точкой на главной оси каретки зеркала.
Длина стержня SG равна длине плеча FS рычага. Расстояние Fl C между вторым главным фокусом Fi 110
линзы 1R и C, центром кривизны зеркала M, делается равным осевой длине FG. Это расположение может
быть изменено путем размещения штифта S на расстоянии, вдвое превышающем его предыдущее
расстояние от F].15 и прижимания его к плоской поверхности каретки зеркала, которая пересекает главную
ось перпендикулярно в точке G. Альтернативная конструкция, показанная на рисунке 4A, использующая
только свободно сочлененные стержни, 120 получается путем соединения G с O двумя одинаковыми
стержнями OS и SG и соединения S и F сочлененным стержнем FS. Теория этого механизма зависит от
условия f2=FP. CFx, которое выполняется 125, если -P- и -c являются сопряженными точками линзы 236,634 R
с фокусным расстоянием f. Очевидно, что FP равно JI sec 0, где 0 — угол между главной осью и осью
исследуемой линзы; согласно первой конструкции, FG равно 2 FS cos 0, и условие сводится к f2=2. FS.JI; и
согласно второй конструкции произведение FO.FG является постоянным, или, поскольку отношение YO к FP
равно отношению JO к JT, постоянному отношению, условие принимает вид f2=FllGll.
JI, где Fll и G' — положения F и G, когда ось исследуемой линзы совпадает с главной осью прибора. Если
имеется зеркало с большим радиусом (-15), очевидно, что IJ может достигать очень больших значений, в то
время как f имеет умеренную длину, а OF' сравнительно мало, что позволяет ограничить реальный аппарат
областью, относительно близкой к O.
Как и в предыдущих случаях, штифт в точке F вместе с рычагом с соответствующим передаточным
отношением позволяет придавать объективу правильные перемещения. Очевидно, что описанный механизм
может быть заменен другими механизмами, обеспечивающими обратное движение.
Описанные выше решения особенно подходят для тестирования и коррекции технологических линз,
работающих при увеличении от 1 до -. В исключительных случаях может наблюдаться малое увеличение,
приводящее к значительным различиям в расстояниях между точками объекта.
Этого можно достичь, используя составную объективную линзу, состоящую из двух компонентов, расстояние
между которыми может быть переменным.
Механизм, изображенный на рисунке 4, может быть применен в этом случае, при этом ведущий компонент
получает смещения, соответствующие смещениям зеркала М на рисунке, а второй компонент — смещения,
аналогичные смещениям линзы R.
Альтернативный метод заключается в использовании более чем одной негативной линзы.
Предположим, что ABE на рисунке 5 представляет положение рычажной системы, когда достигнут предел
перемещения вспомогательной линзы в точке Y. Удалите объектив и переместите каретку в положение y1, на
другой конец доступного диапазона; теперь можно вставить линзу с большим фокусным расстоянием и
отрегулировать ее, чтобы установить виртуальную точку объекта в правильное положение. Необходимо также
перенастроить точку опоры рычажной системы, установив новое положение точки опоры таким образом,
чтобы уменьшенное расстояние CEl, где El — новое положение точки E, делилось в точке D' в соотношении
увеличения. Эту операцию можно повторять столько раз, сколько необходимо для охвата требуемого
диапазона.
Для работы с призмой часто требуются технологические линзы, и хотя линзу и призму можно тестировать по
отдельности, а характеристики их комбинации определить без труда, может возникнуть необходимость
продемонстрировать свойства обоих компонентов в рабочих условиях с помощью интерферометра. Призма
представляет собой оптический эквивалент прямоугольной стеклянной пластины, и если такая пластина
подходящих размеров доступна, то проще всего провести проверку, смонтировав ее вместе с линзой и
рассматривая их как единое целое. Этот метод исключает изменение направления света, вызванное
отражением в призме.
Если подходящего куска стекла нет, одним из возможных решений является отражение падающего или
выходящего света плоской поверхностью, расположенной параллельно отражающей поверхности призмы, так
что падающий и выходящий лучи остаются параллельными друг другу, но испытывают относительное
боковое смещение постоянной величины. Этот интервал предпочтительно параллелен оси, вокруг которой
вращается линза. Это означает, что падающий и выходящий лучи обычно будут иметь угол 90 градусов на
разных уровнях, и соответствующее изменение уровня приемника изображения позволит провести тест по
тем же принципам, что и при отсутствии призмы. Длина плеча 95-кратного рычага системы будет изменена
из-за участка оптического пути, расположенного между двумя отражающими поверхностями, который
находится в другой плоскости по отношению к остальной части пути. Общее расположение аппарата в
вертикальной плоскости показано на рисунке 6.
Если отражающая поверхность призмы параллельна оси, вокруг которой вращается линза, то точка
изображения смещена относительно главной оси прибора, причем расстояние изменяется в зависимости от
угла между главным лучом и осью исследуемой линзы.
Ось, выходящая из отраженного луча, и главная ось аппарата 110 образуют равные углы с отражающим
лучом.
поверхность и с нормалью к этой поверхности. Это указывает на наличие ряда подходящих механизмов для
управления положением зеркала М, два из которых показаны на рисунках 7 и 8. На рисунке 7 Ol обозначает
направление, в котором лежала бы ось линзы, если бы не призматическое отражение. I1 P — это отражение
плоскости изображения, при этом P 120 находится на главной оси. Как и в предыдущих случаях, объектив
может управляться рычагами, воздействующими на точку P.
Под углом 45° к OI1 и вращаясь вместе с ним вокруг 0°, находится стержень или иное средство 125,
удерживающее точки механизма так, чтобы они лежали на этой линии. На этой прямой лежат общие точки Q и
Q' двух пар одинаковых звеньев, QP и QO составляют одну пару, а Q' 0 и Q' p — другую. 130 Увеличение,
равное увеличению линзы, составляет 14, при вращении линзы по оси X относительно двух узловых точек.
После того как линза и зеркало (или другой приемник изображения) правильно отрегулированы, а телескоп T
установлен в подходящее положение, позволяющее исследовать все поле зрения, регулировка завершается
путем совмещения OI с главной осью o00 и перемещения линзы (или, альтернативно, основного источника S)
вдоль оси до тех пор, пока свет, выходящий из линзы, не будет точно преломлен в точку изображения C.
Если увеличительная способность телескопа и увеличение, для которого проводится исследование, не
связаны описанным ранее способом, то движения зеркала и телескопа будут различаться. На рисунке 15
показан подходящий способ размещения аппарата. Линзы X и L, а также зеркало M отрегулированы, как и
прежде.
Каретка телескопа приводится в движение из точки G, а не из точки C, при этом точка G лежит на главной оси
и на поперечной поверхности, определяемой стержнем JG, прикрепленным к линзовому стержню 01. Если
увеличение телескопа T равно n, а линза X должна быть исследована на увеличение mn, то положение
стержня JG определяется из условия. Они соединены с точкой P, с одной стороны, и с центром кривизны C
зеркала M, с другой стороны.
Зеркало также проходит через подходящую точку на фактической оси линзы OI. На рисунке 8 показана
конструкция, в которой поперечные перекладины предусмотрены как для исходной, так и для отражающей
осей линзы.
Они находятся на равном расстоянии от нулевой точки вращения (0). Объектив перемещается путем
соединения с точкой пересечения объектива с главной осью в точке E, а направляющая для оси зеркала M
получается путем прикрепления точек E и G к одинаковым стержням, другие концы которых соединены в точке
Q, лежащей на линии OQ, делящей пополам угол между двумя участками оси линзы.
Когда использование призмы предполагает значительное смещение видимого узла 0 от оси, может быть
применена модификация, подобная показанной на рисунке 9.
Здесь 01 — это фактическая точка пересечения главных лучей с осью линзы 01 I, а S — изображение 01 в
отражателе. Система линза-пиизм вращается вокруг точки S, которая лежит на главной оси. Метрополи Q и
Q1 делят пополам внутренний или внешний угол между 01 I и SI.
В остальном конструкция может быть такой, как уже было описано. Могут быть использованы и другие
механизмы, которые приводят к тому, что выходящая ось поворачивается на угол, вдвое превышающий угол,
описываемый осью линзы.
36 Далее будет описано устройство аппаратуры при использовании промежуточного источника на конечном
расстоянии в сочетании с подвижным телескопом.
На рисунке 14 показана схема установки, подходящая для использования с интерференционными методами
тестирования линз. X — это исследуемая линза, которая вращается стержнем OI вокруг оси, проходящей
через 0. Плоскость изображения определяется стержнем IC, прикрепленным к стержню OI, а точка
изображения находится в точке C, где этот стержень пересекает главную ось. Центр кривизны зеркала М
определяется описанными ранее способами, позволяющими занять положение С.
Плоские световые волны, пройдя через устройство, предназначенное для получения интерференционных
полос, падают на неподвижную линзу L (обычно вогнутую линзу), которая заставляет свет выходить из L,
расходясь от неподвижной точки S. В других методах проверки S может быть первичным объектом. Свет от S
проходит через телескоп T, который переносится частью зеркальной каретки, выступающей (0) перед
исследуемой линзой. Увеличение телескопа выбирается в соответствии с увеличением, для которого
необходимо исследовать линзу, как объяснялось ранее. Отношение расстояний до точки 0, относительно
которой OI = OJ·м. 1-.
В некоторых случаях может быть удобно использовать подвижный телескоп на стороне объектива,
обращенной к изображению (100 градусов), или же может быть целесообразно использовать два телескопа,
по одному с каждой стороны от исследуемого объектива.
В этом случае как основной объект, так и промежуточные изображения могут быть стационарными. На
рисунке 16 показана подобная установка, где для изучения изображения используется микроскоп. S —
неподвижный главный объект, свет от которого проходит через подвижный телескоп T1 по пути к линзе X.
Этот телескоп установлен на каретке, к которой отходит рычаг, направленный к стороне изображения линзы
X. Штифт K на этом рычаге находится в контакте с планкой BK, закрепленной на стержне линзы OB.
Отношение OB к фокусному расстоянию линзы X определяет соответствующее увеличение телескопа T1.
Телескоп изображения Т2 приводится в действие аналогичным образом штифтом в точке H на 120,
являющемся продолжением каретки Т2, который контактирует с планкой AH, закрепленной на продолжении
стержня BO. После правильной настройки телескопов и линзы главный объект 125 S и микроскоп M могут
быть отрегулированы и зафиксированы, когда AB лежит вдоль главной оси. В альтернативной конфигурации,
показанной на рисунке 17, телескопы ^,, 15 236,634 управляются независимым шарнирным стержнем ADB с
поперечными перекладинами или шарнирными стержнями AH и BK вместо линзовой планки 01.
В приведенных выше примерах предполагалось, что исследование может быть проведено в требуемом поле
зрения, при этом ось вращения линзы проходит через центр симметрии θ поверхностей объекта и
изображения. Как уже было отмечено, этот центр делит расстояние между узловыми точками в соотношении
увеличения. Сразу становится очевидно, что вращение вокруг этой точки возможно только тогда, когда
узловые точки находятся близко к поверхностям линзы, или, точнее, когда они расположены вблизи входного
и выходного окон линзы. В отдельных случаях вращение вокруг этой точки может быть невозможно с
телеобъективами, где узловые точки находятся значительно впереди объектива, и телескопами, где узловые
точки находятся в бесконечности. Теперь рассмотрим компоновку аппаратуры для тестирования таких систем.
Особые условия, которые необходимо предусмотреть, можно увидеть на примере очень простого случая.
Предположим, что поверхность объекта находится на бесконечном расстоянии, а исследуемая линза
является телеобъективом. Точка соединения изображения будет расположена в точке пересечения прямой
линии, проходящей через вторую узловую точку и параллельной главной оси, с фокальной плоскостью. Если
линзу повернуть вокруг этой узловой точки, точка изображения будет лежать на главной оси. Поскольку
центры 4) входного и выходного окон находятся на значительном расстоянии от узловой точки, эти окна будут
испытывать значительные боковые смещения при вращении линзы.
Если фронт падающей волны имеет ограниченные размеры, как, например, в случае плоской волны,
полученной от коллиматора, это движение может препятствовать заполнению входного окна светом, и по
мере увеличения угла поворота свет вообще не сможет попасть в линзу. В дополнение к этой сложности,
боковое смещение выходного окна в сочетании с расположением точки изображения на главной оси
показывает, что ось выходящего света значительно наклоняется к главной оси во внешних областях поля
зрения. Наклон может быть достаточным для предотвращения прохождения преломленного света через
смотровой прибор, такой как микроскоп, и в любом случае такое наклонное прохождение неприемлемо по
причине, указанной ранее в данном описании, а именно, что оно может сделать испытание
недействительным. Вращение вокруг какой-либо другой точки оси линзы может 65 позволить заполнить
входное окно светом, но не повлияет на наклон оси преломленного светового луча и приведет к смещению
точки изображения от главной оси. 7b То, что аналогичные эффекты наблюдаются в телескопах, следует из
общепринятого определения увеличительной способности через угловое увеличение.
Легко заметить, что при удовлетворительном решении этой проблемы линза будет вращаться вокруг оси,
проходящей через центр входного окна, и что необходимо разработать новый способ размещения
вспомогательного устройства на стороне изображения линзы. Следует отметить, что изменение положения
оси вращения не повлияет на способ управления каким-либо вспомогательным устройством на объектной
стороне линзы в соответствии с пунктом 8 испытаний. Перемещения такого оборудования будут
контролироваться, как и прежде, относительно точки пересечения главной оси с заданной поверхностью
изображения. Рассмотрим случай, когда приемник изображения 90 представляет собой зеркало. Задача
решения состоит в создании механических ограничений, которые позволят оси зеркала совпадать с осью
выходящего светового луча, а его центр будет находиться в точке 95, где эта ось пересекает поверхность
изображения. Естественно, ось будет проходить, по крайней мере приблизительно, через центр выходных
окон, который является известной точкой на оси линзы.
100 Центр кривизны может быть сохранен на поверхности изображения, как это использовалось ранее, и
тогда остается определить с помощью удобного механизма вторую точку на возникающей оси, чтобы
завершить решение задачи.
Для начала можно рассмотреть особо простой случай. На рисунке 10 предполагается, что центры входного и
выходного окон находятся в точке 0, а линза вращается вокруг оси, проходящей через эту точку, с помощью
стержня OI, параллельного оси линзы.
Предполагается, что объект находится на бесконечном расстоянии, а OP является продолжением оси
падающего света. Пусть lP находится в фокальной плоскости. Тогда ось выходящего света, вместо того чтобы
лежать вдоль OP, занимает положение 00, где N20 — это линия, проведенная от второй узловой точки N2
параллельно падающему свету и пересекающая плоскость изображения в точке 0.
Через точку P, в которой главная ось пересекает плоскость изображения, проведем PQ параллельно оси
линзы так, чтобы она пересекала 00 в Q. 125 Затем, поскольку PQ и OI параллельны, PQ CP IO в точке -16 ="
236,634 - '86,g4 an4.поскольку -OP и' N2C' параллельны U CP' N20 ' CI-QN20 так что - N2 1O 21 или P- -N20+
Отсюда следует, что длина PQ постоянна.
Если теперь любая линия UW, параллельная IC и находящаяся на постоянном расстоянии от нее, пересекает
OC в W, поскольку W делит QC в постоянном соотношении, то линия, соединяющая WP, пересечет ось линзы
0I в фиксированной точке V. Эти факты дают два следующих метода управления перемещением зеркала.
Ось каретки зеркала имеет паз, через который она проходит через центр окна блока O, причем паз
охватывает ось, вокруг которой вращается держатель линзы. В точке С, центре кривизны зеркала, на каретке
закреплен штифт, который входит в зацепление с пазом на направляющей изображения IP0. Прямоугольный
рычаг имеет один конец, заключенный в паз этой шкалы изображения, и в месте угла закреплен штифт, с
помощью которого угловая точка удерживается на главной оси аппарата в точке P.
На фиксированном расстоянии от угловой точки P, другая ветвь этого рычага несет штифт Q, который входит
в паз каретки зеркала. В качестве альтернативы, прямоугольный рычаг заменяется прямым рычагом WPV,
который с помощью штифтов проходит через фиксированную точку V на оси линзы и через точку P, в которой
плоскость изображения пересекает главную ось аппарата, и несет третий штифт W, который входит в паз
каретки зеркала, а также в паз UW на фиксированном расстоянии от плоскости изображения.
Эти два механизма применимы к гораздо более общему случаю, чем тот, который был только что рассмотрен.
На рисунке 11 N1 и N2 — две узловые точки исследуемой линзы, которая может вращаться вокруг точки 0,
центра входного окна, а JPK находится в поперечной плоскости, перпендикулярной оси линзы. Ось
Соседние файлы в папке патенты