ОПТК для измерения сходимости пучка лучей в диоптриях

Сходимостью или расходимостью пучка лучей в одну диоптрию называется непараллельность пучка лучей, точка схождения которых находится на расстоянии 1 м от главной плоскости оптической системы. Таким образом, число диоптрий непараллельного пучка лучей определяется формулой:

Сходимость пучка лучей измеряется диоптрийной трубкой. Оптическая схема трубки приведена на рис. 3.5.

Диоптрийная трубка представляет собой оптическую систему с увеличением 4^х и состоит из: объектива 1, окуляра 2, сетки 3 и шкалы 4, нанесенной на корпусе трубки в пределах + 2 диоптрии с ценой деления 0,25 диоптрий. Фокусировка трубки осуществляется перемещением объектива. Окуляр имеет диоптрийную наводку в пределах + 5 диоптрий для установки на резкость сетки 3 по глазу наблюдателя; фиксирование глаза на сетку необходимо для устранения погрешности измерения от аккомодации глаза.

Расчет шкалы диоптрийной трубки производится по формуле:

D - расстояние от торца корпуса трубки до передней поверхности объектива трубки в мм при установке объектива на нулевое положение по диоптрийной шкале.

Установка дополнительного объектива 5 превращает трубку в микроскоп-динаметр, служащий для измерения размеров зрачка выхода и его удаление от наружной поверхности окуляра контролируемого ОП. Увеличение объектива микроскопа равно 1^х, а общее увеличение микроскопа составляет 12,5^х. Для определения размера выходных зрачков сетка трубки 3 имеет шкалу от 0 до 8 мм с ценой деления 0,1 мм (рис.3.5,б). Для измерения удаления выходного зрачка на корпусе трубки имеется вторая шкала в мм. При этом отсчет по этой шкале производится по положению торца трубки, одеваемой на корпус. Дополнительная трубка передвигается по корпусу диоптрийной трубки и позволяет установить ее при фокусировке на внешнюю поверхность линз окуляра и на изображение выходного зрачка поочередно. Разность отсчетов по миллиметровой шкале покажет удаление выходного зрачка.

Чувствительность наведения на резкость определяется критерием Рэлея (разность хода лучей 1/4) и составляет 0,27 диоптрии при размере выходного зрачка ОП 2 мм, так как разность длин хода между лучами не меняется при прохождении лучей через последующую систему и не зависит от ее увеличения [4]^*. Покажем это:

Из приведенного анализа следует, что чувствительность диоптрийной трубки, ограничиваемая критерием Рэлея, не может быть повышена за счет повышения увеличения диоптрийной трубки или фокусного расстояния оптических систем.

Повышение чувствительности можно достигнуть путем преобразования продольного смещения изображения при расфокусировке в поперечное.

Такое преобразование может быть осуществлено с помощью клиньев Додена [10]^*. В диоптрийной трубке с клиньями Додена продольное перемещение изображения преобразуется во взаимное поперечное смещение частей изображения, разделенных линией раздела, образуемой линией соприкосновения половинок клиньев Додена. Оптическая схема диоптрийной трубки с клиньями Додена приведена на рис.3.6.

Блок с клиньями Додена состоит из двух половинок клиньев и плоскопараллельной пластины, на которую они наклеены. Линия соприкосновения клиньев Додена образует линию раздела поля зрения.

Углы отклонения клиньев Додена расcчитываются так, чтобы между изображениями центров диафрагмы 4 в обратном ходе лучей через клинья Додена было расстояние приблизительно равное 0,5 диаметра входного зрачка ОП. Условием для этого является:

где 2U - апертурный угол.

Трубка с клиньями Додена обладает базой, наподобие внутрибазных дальномеров. База трубки В = Д/2 . Процесс индикации заключается в смещении частей изображений, разделенных линией раздела, в одно (рис.3.6), как в монокулярных дальномерах. Чувствительность трубки к продольному смещению изображения составляет: