Messungen mit Kollimator und Prüffernrohr
Während Kollimatoren eine auf einer Strichplatte eingravierte Struktur auf eine bestimmte endliche oder unendliche Entfernung projizieren, werden Prüffernrohre zur visuellen Inspektion von Objekten in einer festgelegten Entfernung verwendet. TRIOPTICS bietet beide optischen Instrumente innerhalb der Produktgruppe OptiTest® an. Zahlreiche Optionen wie unterschiedliche Strichplatten, Wellenlängen und Fokussierungen sind verfügbar. Die Kombination eines Kollimators mit einem Prüffernrohr wird für die Anwendung Winkelmessungen, Prüfung der Bildqualität oder Messung optischer Parameter eingesetzt.
Winkelmessung
Winkelmessung
Ein vor einem Kollimator montiertes Teleskop ermöglicht die gleichzeitige Beobachtung von Kollimator- und Teleskopstrichplatte. Wenn ein Kollimator perfekt auf ein Teleskop ausgerichtet ist, werden die Strichplatten überlagert und es kommt zu keiner Verschiebung.
Das Vorhandensein eines Winkels α zwischen der Achse des Kollimators und der Achse des Teleskops wird durch eine lineare Verschiebung d zwischen den beiden Strichplatten angezeigt. Die Verschiebung d gibt die Größe der Winkelverschiebung (in Radiant) der beiden Instrumente an:
α = d / f
wobei:
d=lineare Verschiebung, gemessen in der Fadenebene (Brennebene)
f=effektive Brennweite (EFL) des Beobachtungsinstruments (d.h. des Teleskops)
Um die Winkelausrichtung von Geräten mit ebenen Oberflächen zu erleichtern, kann ein spezieller Instrumententyp verwendet werden: die Kollimatoren und Teleskope mit quadratischem Körper. Die Fadenkreuze dieser Instrumente sind genau auf die äußeren quadratischen Flächen ausgerichtet.
Messung des Transmissionswinkels durch Prismen
Für die absolute Messung von Transmissionswinkeln an Prismen, wird das Teleskop an einem Präzisionsdrehtisch mit Ablesevorrichtung befestigt. Dabei wird zunächst ohne Prüfling, Kollimator und Teleskop zueinander ausgerichtet und die Position des Teleskops abgelesen. Danach wird die Probe positioniert und das Teleskop gedreht, bis die Fadenkreuze übereinander liegen. Der Transmissionswinkel entspricht der Differenz der jetzt neuen zur alten Position am Drehtisch.
Bei der relativen Messung kommt ein Referenzprisma zum Einsatz. Kollimator und Teleskop werden gedreht, bis die Strichplatten übereinander liegen und in dieser Position fixiert. Die Probe wird anstellen Referenzprismas platziert. Die Ablesung des Winkelunterschiedes erfolgt am Fernrohr.
Ausrichten von
Prismensystemen
Der Kollimator und das Teleskop sind genau zueinander ausgerichtet. Wenn der Prüfling, z. B. ein Fernglas oder ein Prismensystem, zwischen Kollimator und Teleskop platziert wird, können Neigung und Drehung der Prismen gemessen werden.
Messung optischer Parameter
Messung der Brennweite
Eine typische Anwendung ist die Messung der effektiven Brennweite EFL. Ein hochkorrigierter Kollimator, der auf unendlich eingestellt ist (der austretende Strahl ist parallel), verfügt über ein Fadenkreuz mit einem Linienpaar in der Brennebene. Das Bild des Fadenkreuzes wird auf das zu prüfende Objektiv projiziert und in dessen Brennebene fokussiert. Mit Hilfe eines Mikroskops (oder eines Teleskops mit zusätzlichem Achromaten) wird die Größe der Linienpaare bestimmt und die EFL berechnet: f = fcol x S’/S
Messung des Zentrierfehlers
Ein auf unendlich eingestellter Kollimator enthält eine Strichplatte mit einem dunklen oder hellen Kreuz. Das zu prüfende Objektiv wird in eine Präzisionsdrehhalterung eingesetzt. Das Bild einer Strichplatte, die auf das zu prüfende Objektiv projiziert wird, wird mit Hilfe eines Teleskops mit zusätzlichem Achromat beobachtet, welcher eine Strichplatte mit Skala enthält.
Während der Halter mit dem Objektiv gedreht wird, wird der durch das Fadenkreuzbild beschriebene Kreis gemessen.
Messung der Fokussierungsabstände
Viele Fernrohre und Bilddetektoren sind so konstruiert, dass sie in einem bestimmten Bereich auf unterschiedliche Entfernungen fokussiert werden können. Zur Messung der Entfernungseinstellung von Bilddetektoren wird ein fokussierender Kollimator mit einem genau abgestuften Auszugrohr auf die zu prüfende Entfernung eingestellt. Durch das Okular der Bilddetektoren wird das Fadenkreuz des Kollimators beobachtet. Erscheint das Bild der Kollimatorstrichplatte innerhalb der geforderten Toleranz scharf, ist der Bilddetektor richtig eingestellt. Die Abweichungen werden gemessen und auf dem Skalenauszug des Kollimators abgelesen.
Unsere Produkte entdecken
Unsere Teleskope und Kollimatoren sind in der Produktgruppe OptiTest® zusammengefasst. Sie sind in folgenden Varianten erhältlich:
Weitwinkel Prüffernrohr
Prüffernrohr mit sehr großem Sichtfeld und fester Fokuseinstellung
Knowledge Base
Kollimator
Der Kollimator ist ein optisches Instrument, das aus einem exakt korrigierten Objektiv und einer beleuchteten Strichplatte in der Brennebene oder in deren Nähe besteht. Die Position des Fadenkreuzes bestimmt, ob der austretende Strahl kollimiert ist oder ein reales bzw. virtuelles Bild entsteht.
Illustration 1
Die Strichplatte befindet sich in der Brennebene des Objektivs. Der austretende Strahl ist kollimiert, d. h. alle Strahlen, die von demselben Punkt auf der Strichplattenebene ausgehen, sind parallel zueinander. Das Bild der Strichplatte wird ins Unendliche projiziert, da sich parallele Strahlen in einer endlichen Entfernung nicht kreuzen.
Illustration 2
Die Strichplatte befindet sich außerhalb der Brennebene des Objektivs. Das austretende Lichtbündel ist konvergent, d. h. die Strahlen, die von demselben Punkt auf der Fadenkreuzebene ausgehen, treffen sich in einem einzigen Punkt auf der rechten Seite des Objektivs wieder, was zur Bildung eines realen Bildes in einer endlichen Entfernung führt.
Illustration 3
Das Fadenkreuz befindet sich zwischen der Linse und ihrer Brennebene. Der austretende Strahl ist divergent und es gibt einen scheinbaren Kreuzungspunkt auf der linken Seite der Linse, der einem Objekt entspricht, das sich an dem Punkt befindet, von dem die divergenten Strahlen ausgehen. Dieses Bild wird als virtuell bezeichnet.
Abb. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Querschnitts eines Kollimators. Fadenkreuz und Objektiv sind die wichtigsten Komponenten, die in einem Tubus montiert sind. Auf der linken Seite befindet sich eine Lichtquelle, gefolgt von einem Diffusor und einer Reihe von Kondensorlinsen, die den Zweck erfüllen, eine homogenere Intensitätsverteilung über das Strichplattenmuster zu erreichen.
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Prüffernrohr
Das Teleskop kehrt den zuvor beschriebenen Kollimationsprozess um. Ein im Unendlichen befindliches Objekt, das einem kollimierten Lichtstrahl entspricht, wird in der Brennebene des Teleskopobjektivs abgebildet (oder in der Nähe davon, wenn sich das Objekt in der Nähe des Unendlichen befindet). Die Prüfung des Bildes kann entweder durch einen elektronischen 2D-Sensor direkt in der Bildebene des Teleskops oder visuell durch ein Okular erfolgen. Bei der visuellen Prüfung wird in der Regel eine Strichplatte in der Bildebene des Objektivs angebracht, die die Position des Bildes in der Brennebene numerisch anzeigt.
Abb. 3 Schematischer Querschnitt eines Prüffernrohrs. Sichtprüfung durch ein Okular.