Методы измерения фокусных расстояний

Фокусное расстояние объектива

Фокусное расстояние объектива

Фокусное расстояние объектива
H
H’
f'
f
P
P’

Измерение фокусных расстояний
Значение фокусного расстояния оптической системы влияет на создаваемое ею линейное увеличение. Поэтому большинство методов измерения фокусных расстояний базируются на определении размера изображения тест-объекта известного размера.
Допуски на отклонения реальных фокусных расстояний обычно лежат в диапазоне 0,5…2% от номинала. Погрешности измерения фокусных расстояний должны быть на порядок меньше. Практически погрешности измерения фокусных расстояний различными способами лежат в диапазоне 0,2…1%.
Фокусные f и f’ расстояния отсчитывают от передней и задней главных точек оптической системы до её передней и задней фокальных плоскостей.
Так как главные и фокальные плоскости нематериальны, измерение фокусных расстояний возможно только косвенным методом.

Измерение фокусных расстояний
Связь между конструктивными параметрами (R, d, n) и фокусным расстоянием f’ одиночной линзы:
Плоско-выпуклая линза (Plano-Convex Lens)

Методы измерения f’:
Метод увеличений – реализуется на оптической скамье, применяется для положительных и отрицательных оптических систем;
Метод Аббе – реализуется на фокометре Аббе;
Метод угловых измерений – реализуется на гониометре;
Автоколлимационный метод;
Коинцидентный метод;
Метод Фабри-Юдина.

1.1 Метод линейных увеличений для объективов и положительных линз, с помощью коллиматора и микроскопа
Тест-объект устанавливают в передней фокальной плоскости объектива коллиматора

1.1 Метод линейных увеличений для объективов и положительных линз , с помощью коллиматора и микроскопа
Источники погрешностей:
Ошибка в значении фокусного расстояния коллиматора;
Погрешность (неравномерность) шкалы;
Погрешность измерения размера изображения; основной вклад вносит погрешность поперечной наводки:
Погрешность установки шкалы в фокальной плоскости объектива коллиматора
Неточность механизма перемещения микроскопа

1.2 Метод линейных увеличений для отрицательных линз
1. В системе без измеряемой линзы определяют размер y’ изображения участка у шкалы, тогда:
2. Добавляют элементы 4 и 5 и определяют размер y”, тогда:

1.2 Метод линейных увеличений для отрицательных линз
Для получения трубы Галилея измеряемую линзу перемещают вдоль оси до получения резкого изображения шкалы.
Преимущество: в формулу не входит размер тест-объекта, а также значения фокусных расстояний коллиматора и объектива зрительной трубы. Целесообразно использовать для контроля крупной серии отрицательных линз. Должно выполняться условие
Источники погрешностей:
Ошибка в значении фокусного расстояния дополнительной линзы;
Неточность измерения размеров изображений.
Относительная погрешность = 0,6%.

2. Метод увеличений Аббе
γ- угловое увеличение
β- линейной увеличение

2. Метод увеличений Аббе
Источники погрешностей:
Погрешность измерения величины перемещения шкалы;
Погрешность измерения размеров изображений – основной вклад вносит погрешность поперечной наводки
Относительная погрешность измерения фокусного расстояния обычно лежит в пределах 0,4…0,5%

3. Гониометрический метод