Способ контроля качества объектива

 

Предлагаемый способ предназначен для контроля объективов, работающих в когерентной оптике. В плоскости зрачка объектива 3 устанавливается пространственный модулятор 2, освещаемый плоской волной. Модуляция производится по гармоническому закону с несущей ν<SB POS="POST">1</SB> = W<SB POS="POST">об</SB>/λ, где W<SB POS="POST">об</SB> - угловое поле зрения объектива

λ - длина волны излучения. Модулирующая функция содержит огибающую, частота которой определяется из формулы ν<SB POS="POST">2</SB> = 1/ν<SB POS="POST">0</SB>λF<SP POS="POST">1</SP>, где F<SP POS="POST">1</SP> - фокусное расстояние объектива

ν<SB POS="POST">0</SB> - пространственная частота в плоскости регистрации. Спектр, образующийся в фокальной плоскости, состоит из трех триад. При наличии оберрации контраст между максимумами и минимумами распределения интенсивности уменьшается, что позволяет определить значение частотно-контрастной характеристики для данной частоты модуляции. 4 ил.

СОЮЗ CORETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1И

А1 (51) 4 G 01 M 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4378267/24-10 (22) 13.01. 88 (46) 07. 10. 89. Бюл. Ф 37 (72) О.В.Рожков, Л.Н.Тимашова и И.В.Петрушко (53) 535.818 (088.8) (56) Креопалова Г.В., Пуряев Д.Г.

Исследование и контроль оптических систем. М.: Машиностроение, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N - 1000718, кл. С 01 М 11/02, 1987. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ОБЪЕКТИВА (57) Предлагаемый способ предназначен для контроля объективов, работающих в когерентной оптике. В плоскости зрачка объектива 3 устанавливается пространственный модулятор 2, 2 освещаемый плоской волной. Модуляция производится по гармоническому закону с несущей ), =W /Я, где W - угловое поле зрения объектива; / - длина волны излучения. Модулирущая функция содержит огибающую, частота которой определяется из формулы )/g =1/

I I

/17 Я f, где f — фокусное расстояние объектива; ) — пространственная частота в плоскости регистрации. Спектр, образующийся в фокальной плоскости, состоит из трех триад. При наличии оберрации контраст между максимумами и минимумами распределения интенсивности уменьшается, что позволяет определить значение частотно-контрастной характеристики для данной часто-: ты модуляции. 4 ил.

3 151337

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к системам оптической обработки информации, и может быть использовано для контроля фурье-преобразующего объектива когерентного спектроанализатора.

Цель изобретения - повьппение информационной емкости способа за счет возможности определения частотной ха- 10 рактеристики объектива.

На фиг.1 приведена функциональная оптическая схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2график распределения амплитудного 15 коэффициента пропускания пространственного фильтра, формирующего предложенный типовой сигнал; на фиг.3— его Фурье-спектр при неограниченном размере фильтра; на фиг.4 — фрагмент 20

Фурье-спектра при ограниченном pasMepe фильтра для идеального объектива - (сплошная линия) и объектива с аберрациями (пунктир).

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит (фиг.1) когерентную осветительную систему 1, пространственный фильтр 2, формируг(mrtèé типовой сигнал, контролируемый объектив 3, плоскость 4 регистрации.

Устройство работает следунпцим образом.

Когерентная осветительная,система 1 формирует плоскую однородную волну, которой освещается объектив 35

3. Пространственный фильтр 2, помещенный в плоскость входного зрачка объектива 3, осуществляет пространственную модуляцию освещакицей плоской волны. В результате преобразования 40

/,Фурье, выполняемого объективом 3, в его плоскости изображения — задней фокальной плоскости формируется

Фурье-спектр фильтра 2, распределе- ние интенсивности в котором регистри- 45 руется в плоскости 4 регистрации.

В известном способе пространственный фильтр преобразует плоскую волну в набор из двух сферических волн с центрами расходимости, расположенными симметрично вне оптической оси.

Амплитудный коэффициент пропускания пространственного фильтра в виде непрозрачного диска с двумя отверстиями, реализующего такой типовой сигнал, равен (при неограниченном размере фильтра) 9 4 где (У вЂ” дельта-функция Дирак а; — расстояние от оптической оси до отверстий. фильтра, определякщее диаметр входного зрачка объектива D д>р =2f, Распределение интенсивности в

1 плоскости иэображения объектива Х при таком фильтре (в идеальном случае) равно

I(x ) =4В cos (2п tl ), (2) где  — амплитуда освещающей волны, 0; — (,/3 Š— пространственная частота распределения, прямо пропорциональная половине диаметра входного зрачка

fo ю

f — фокусное расстояние объек.тива.

Как следует иэ (2), вследствие взаимно однозначного соотношения пространственной частоты и диаметра входного зрачка в известном способе невозможно получить распределения с раэличнымн пространственными частотами при неизменном размере входного зрачка и, следовательно, невозмож- но получить частотную характеристику объектива.

В соответствии с предлагаемым способом контроля объектива осуществляют пространственную фильтрацию освещающей волны с несущей пространственной частотой, например, по гармоническому закону, модулированной огибающей пространственной частотой.

Соответствующий пространственный фильтр выполняется в виде несущей амплитудной гармонической решетки с частотой 6„, модулированной огибаю щей решеткой с частотой Д, причем

Ця ф.

Такой фильтр может быть получен, например, путем наложения двух фотопластинок с зарегистрированными гармоническими решетками с несущей пространственной частотой и частотой огибающей.

Амплитудный коэффициент пропускания такого фильтра имеет вид (фиг.2а)

t (f) =(А(,+Всов2йЦ () (А +Всов2р а

А +А Bcos2rrд,).+А,Всов2йд, (+

В2 ..В2

+ -сов(2 ° (U,-U ) Д+р-сов(2п(д +

c(f) =C+(f- g.)+d(f+ f.)), (1) + ),) Дв

11 (x )=A д(0„)+A В()(0,-17, )+

+d(1„+1, ))+Ао ВР()х -), )+ (1 х + 172) +

+ — {dV(v„- t)i)-х1) к <)), -), )+ và))+

В2 (+2 {<ä (.. Ц)-6,)+ J< v„+ v, ) ) )(, где, =x vlf ! t (4) Соответственно получим распределение интенсивности

I(x ) =Aî d (17m )+Ао В (7(y)+ (тд(<н„v,)) +в в C+(v х,)+ ((х„+))х)+.

В4

+;,- Щ()„-, )-))в)+ g(v„-v )+ ),)1+

+ {v(v„. ),)-4+Й vÄ+v,) v„)) (в) 5 15 где A p — постоянная составляющая ре-. шеток;

 — амплитуда решеток.

Распределение поля в плоскости изображения объектива в этом случае имеет следующий вид (при идеальном объективе и освещающей волне с единичной амплитудой);

13379 6

1 1

= v<((.f Опреде .ÿå.- пространственную частоту регистрируемого распределения:

0, =1/Х,, т.е.

0 =1/(6Я ) (7) откуда пространственная частота огибающей равна величине, обратной произведению пространственной частоты распределения интенсивности, длины волны и фокусного расстояния объектива:

6=1/ФоЯ f ). (8) 6, =w„/ÿ, (9) При наличии у объектива аберраций Фурье-спектр размывается и расЗ0 пределение интенсивности опысывается более сложным выражением:

I(X )= )/(Х )eh(X; Х )/ 2, (10) При этом пространственная частота несущей 7, определяет область распре20 деления интенсивности в плоскости

t ) изображения Я, =ЯЕ и, т. е. определяет поле зрения объектива, и может быть выражена через его угловое поле зрения И . =Х /f, как

/ ог

f ! где h(X; Х )=

=(<в(;, р х )) 40

Р(ф Х )=

45 « {) х ))

Ф(1) x ) 50 (.р

На фиг.2б схематически представлено такое распределение интенсивности, получаемое в предлагаемом способе.

Из (5) и фиг.26 видно, что в предлагаемом способе Фурье-спектр включает три триады составляющих — центральную и две симметричные боковые.

Центральная триада содержит нулевую и две симметричные составляющие первого порядка спектра огибающей частоты 1/, расположенные от оптической оси на расстоянии

Xg =Vqkf . (6)

Каждая боковая триада содержит составляющую первого порядка спектра несущей пространственной частоты j/> отстоящую от оптической оси на рас( стоянии Х1 =у,gf и две симметричные относительно несущей составляющие первого порядка спектра огибающей отстоящие от несущей íà рае1 стоянии X = 2f

Расстояние между составляющими

Фурье-спектра в каждой триаде Х =

I функция рассеяния объектива при бесконечно удаленной предметной плоскости (Х) и плоскости изображения (Х ) в задней форкальной плоскости объектива. аб еррационная функция

ВхОднОГО зрачка; волновая аберрация объектива; символ преобразования

Фурье;

K=2 u/il, На фиг.4 показан фрагмент распределения интенсивности (10) при отсутствии аберраций (сплошная линия) и наличии аберраций (пунктир).

На фиг.4 видно, что аберрации объектива уменьшают контраст состав,ляющих Фурье-спектра по сравнению с

1513379 идеальным случаем. Поэтому в предлагаемом способе качество объектива

Формула и з о б р е т е н и я .=1/1 0 где У (— пространственная частота в .плоскости регистрации; ( — фокусное расстояние объектива.

Vj+ 6

Puz4

Составитель Ю.Иванов

Редактор Н.Гунько Техред А.Кравчук Корректор В.Кабаций

Заказ 6075/45 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CCCP

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101 оценивают по величине контраста, При этом, по измеренным величинам

5 контраста на различных пространственнык частотах распределения получают частотно-контрастную характеристику объектива, по которой с большой достоверностью судят о качестве работы объектива в когерентном спектроанализаторе.

Способ контроля качества объектива, включающий освещение его плоской когерентной волной, пространственно модулированной в плоскости входного зрачка объектива, регистрацию распределения интенсивности в задней фокальной плоскости объектива и анализ отступления формы полученного распределения интенсивности от идеальной, отличающийся тем, что, с целью повышения емкости способа за счет возможности определения частотной характеристики объектива, модулирующую функцию формируют в виде гармонического сигнала с несущей частотой, определяемой по формуле

)), ==у /3 „ где 1(— угловое поле зрения объектива; — длина волны излучения, которая модулирована гармонической огибающей с частотой