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光学系统丨像质测量

发布时间:2021-01-04 02:10 作者:扑克王app官网

  照相系统空间分辨率(又称分辨力)检测用平行光管加鉴别率板进行测量,如图D.1。在平行光管的焦面上放上相应板号的栅格鉴别力板(如图D.2),在平行光管的物方放置被测光学系统,在被测光学系统的像方用测量显微镜观测,能将鉴别力板最小栅格四个方向上条纹看清晰,记下鉴别力板板号和单元号,在表1中查看相应的条纹线。

  式中f0为平行光管的焦距,f为被测光学系统的焦距。被测光学系统的角分辨率α则为

  图D.2栅格鉴别力板分辨率检测时还有如图D.3所示鉴别率板,只不过现在用的比较少,也可定制。(a)辐射式分辨力图案(b)SH-01型标准分辨力图案图D.3鉴别力板图样2.畸变检测如图D.4对于无限远视场角为w目标经被测光学系统后成像在焦面F处,对应的像高为y′,若近轴焦距为f,相应理论像高y为则绝对畸变δd为图D.4光学系统的畸变

  视场角w定义了光学系统的实际焦距f′,则有畸变δd则为上式表明:畸变定义为各视场角下实际像高与理论像高的差值,同时也可定义为各视场角下实际焦距与近轴理论算出的焦距的差值。畸变的检测方法有两种,一种是按被测光学系统工作光路的逆向光路检测畸变,如图D.5;另一种是按被测光学系统工作光路方向检测畸变,如图D.6。这两种检测方法只是检测光路相反,而在畸变计算上差不多。现就第一种简单介绍一下,在转台上安装望远镜,将转台放在被测光学系统下,并使转台的转轴与光学系统的入瞳重合。调整网格板(如图D.7),使网格板的网格线在被测光学系的焦面上,并垂直于光轴。检测时,用望远镜瞄准网格板光轴附近的刻线(或者转台清零)和网格板刻线(记为网格零点), 旋转转台,读取被测光学系统视场内所有网格刻线,…),网格线宽都是等间隔(间隔为d),对应实际像高为id,则每检测点实际焦距f′为根据最小二乘法原则,即可求焦距的平均值f-各对应点的畸变δdi则为图D.5逆向光路检畸变原理图1:望远镜;2:被测光学系统;3:转台;4:网格板图D.6工作光路方向检畸变原理图1:带目标的平行光管; 2:被测光学系统; 3:转台; 4:光学系统焦面; 5 测量显微镜图D.7网格板示意图3.星点检测法由于任意物的分布都可以看成是无数个具有不同强度的、独立的发光点的集合;任意物的像就是这无数个星点像的集合。因此,星点像的光强分布函数就决定了该系统的成像质量。另外星点像的光强分布比较易于描述,所以星点检验法是检验成像光学系统质量时最基本、最简单的一种方法。传统的星点检测方法是如图D.8:光源通过聚光镜照亮位于平行光管焦面的星点板小孔,从平行光管出射的平行光经待测物镜,在其焦面上成像,然后用目镜(测量显微镜)对所成的像进行观察。D.8星点法检像质原理图1:测量显微镜; 2:被测光学系统; 3:平行光管;4:为星点靶标根据星点衍射图的特征准确可靠地判断光学系统的像质及影响像质的主要因素,但对检测人员要求比较高,除了要求检测员掌握星点检验的基本原理外,还必须了解单独具有某种像差或缺陷的星点衍射镜的物征。星点法可检测光学系统的共轴性、球差、位置色差、慧差、像散及其客观存在工艺疵病。随着CCD和计算机技术的发展,光学图像数字化已成为必然的趋势。用计算机采集星点图像,能够减轻人眼观察的疲劳,而且可以同时再现焦前、焦面和焦后的星点图像,判断像差的性质和大小。4.干涉仪法光学系统的波像差是指通过被检光学系统后的实际波面相对于理想波面的偏差,最常用的测量方法为干涉法。干涉法的原理为被测光学系统的实际波面与参考波面(理想波面)之间相互干涉,从干涉图中求出实际波面的形状和波像差有大小。参考波面(理想波面)可由参考镜产生如泰曼-格林干涉仪、斐索干涉仪;参考波面由像面上小孔衍射形成的如点衍射干涉仪;参考波面由被测光学系本身不同部分产生的波面如波面剪切干涉仪。5.哈特曼法测量几何像差是指测量被检光学系统对不同色光、不同视场、不同入射高度的细光束在光轴上交点位置来评价成像质量,较常用的方法为哈特曼法。哈特曼法是检测远摄光学系统几何像差的常用方法,如图D.9, 其特点是借助一米字形排列的小孔光阑(哈特曼光阑如图D.10),在被检光学系统的物方形成采样光束,在被检光学系统的焦面用哈特曼采集器采集焦前、焦后两截面的光斑间距确定成像光束的像差。哈特曼法可检测光学系统的球差、位置色差、慧差、场曲和像散。图D.9哈特曼法检像质原理图1:哈特曼采集器; 2:调整检测移动/旋转装置;3:被检光学系统;4:哈特曼光阑;5:平行光管;6为点光源图D.10哈特曼光阑参考文献GB/T 2831-2009 光学零件的面形偏差GB/T 10987-2009 光学系统 参数的测定GB/T 4315.2-2009 光学传递函数 第2部分:测量导则GB/T 27667-2011 光学系统像质评价 畸变的测定《光学测量》,杨志文,兵器工业出版社《计量测试技术手册》第10卷 光学,计量测试技术手册编委会,中国计量出版社


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