Способ контроля качества объектива

 

(11)3000818

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 27.11.81 (21) 3358261/18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 28.02 83 Бюллетень № 8 (5I)M. Кл.

G 01 М 11/02

Гасударственный квмнтет

СССР о делам нзвбретеннй н втнрытнй (53) УДК 535,818 (088.8) Дата опубликования описания 28.02.83

В. Б. Немтинов, Т. М. Волосатова и И. Н. Оптридонов

Московское ордена Ленина, ордена Октябрьской революции и ордена Трудового Красного Знамени высшее техническое =.ч. t училище им. Н.Э. Баумана (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ОБЪЕКТИВА

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а более конкретно к оптической обработке информации преимущественно в когерентных волновых полях, и может быть использовано в оптической голографии, оптических системах пространственной фильтрации и улучшения качества изображений и т.п.

Известен способ контроля качества объектива по функции рассеяния, основанный на

10 изучении распределения интенсивности в диффракционном изображении бесконечно удален-. ной светящейся точки (11.

Недостатком такого способа является его относительно низкая точность, обусловленная тем, что анализ распределения интенсивности осуществляется в этом случае визуально.

Кроме того, этот способ не позволяет оценить эффективность выполнения объективом оптического фурье-преобразования, т.е. качество формирования пространственно-частотного спектра, что необходимо в системах оптическои обработки информации. Это обус2 ,ловлено тем, что оптическое фурье-преобразование осуществляется в когерентном излучении, а излучение, освещающее контролируемый объектив в данном случае, является некогерентным. В то же время распределение интенсивности в пятне рассеяния непосредственно не связано с квадратом модуля пространственно-частотного спектра и потому не может служить для оценки качества оптического фурье-преобразования.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ контроля качества объектива, включающий освещение контролируемого объектива плоской волной и анализ отступления формы реального распределения интенсивности, котопое получается при этом в его задней фокальной плоскости, от формы теоретического распределения.

В соответствии с этим способом регистрация распределения интенсивности в пятне рассеяния в задней фокальной плоскости контролируемого объектива осуществляется путем сканирования этого пятна по заданному за10008

3 кону с помощью точечной диафрагмы и фотоприемника, соединенного с регистратором, Благодаря фотоэлектрическому методу регистрации точность такого способа выше, чем при визуальном контроле (21. 5

Однако данный способ не позволяет контролировать фурье-преобразующие свойства объектива.

Цель изобретения — контроль фурье-преобразующих свойств объектива. 10

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля качества объектива, включающему освещение контролируемого объектива плоской волной и анализ отступления формы реального распределения ин тенсивности, которое получается при этом в его задней фокальной плоскости, от формы теоретического распределения, освещение объектива осуществляют когерентной волной при одновременной пространственной модуляции комплексной амплитуды этой волны типовым сигналом, пространственно-частотный .спектр которого является протяженным и представляет собой набор резко выраженных пространственных частот. 25

На фиг. 1 представлена функциональная схс ма устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 и 3 — теоретические (сплошные) и экспериментальные (пунктирные) зависимости нормированной интенс IBHocTH 3 „от пространственной частоты в пространственно-частотных спектрах двух различных типовых сигналов; на фиг. 4 — зависимость усредненной ошибки

d Г-- оптического фурье-преобразования от

35 центральной пространственной частоты 41 . о

Способ контроля качества объектива осуществляют следующим образом.

Излучение лазера 1 коллимируется в телескопической системе 2, на выходе которой реализуется плоская когерентная волна. Этой волной осве цают контролируемый объектив

3. При этом поворотное зеркало 4 и диафрагма 5 осуществляют пространственную модуляцшо комплексной амплитуды плоской волны соответственно по фазе и по величи- 45 не. Амплитудное пропускание диафрагмы 5— это типовой сигнал, пространственно-частотный спектр которого является протяженным и представляет собой набор резко выраженных пространственных частот. Такой сигнал 5О может быть получен, например, при использовании в качестве шгафрагмы 5 непрозрачного экрана с двумя о гвсрстиями радиуса

Rz и расстоянием о между нчми.

8 задней фокальной плоскости XF $ конт- 55 ролируемого объектива 3 формируется пространственно-часто1нь и спектр си ItBJIB, который сканируется ФЭУ с из еритсльпой точеч!

8 ной диафрагмой 6 и записывается с помощью самописца 7. Фурье-преобразующие свойства объектива 3 оцениваются по отступлению формы реально полученного спекТра от его теоретической формы. Например, для укаэанного типового сигнала пространственночастотный спектр представляет собой совокупность диафракционных порядков, определяемых эксремумами косинуса и визуализирующихся в виде . системы интерференционных полос.

При определенном выборе параметров типового сигнала один дифракционный порядок, определяющий некоторый набор пространственных частот, может иметь ширину

Ь Мх, соответствующую заданному частотному разрешению. Смещение нулей и максимумов дифракционных порядков в реальном пространственно-частотном спектре фурьепреобразующего объектива относительно их расчетного положения описывает нелинейные частотные искажения, а по относительной величине цулей и максимумов можно судить об амплитудных искажениях спектра, вносимых фурье-преобразующим объективом.

П р и м e p. Проведен контроль эффективности осуществления оптического фурьепреобразования с помощью серийно выпускаемого объектива Ю вЂ” 21 (f = 200 мм) с разрешением 50 мм в центре и 36 мм на краю поля зрения.

На фиг. 2 показано распределение интенсивности в пространственно-частотном спектре укаэанного типового сигнала с параметрами

2Rp = 0,0375 мм, Ь/2 R = 8 и частотным разрешением з. 1 = 3,3 мм (геометрическое разрешение в фокальной плоскости

2,4 мм ) при угле падения освегцаюшей волны (u = 4 (9X =110 мм ). Для срав0 пения (фиг. 3) дана ан логичная зависимость при увеличении частотного разрешения до

h4>= 1,3 мм (2Rq = 0,325,Ь/2Q,4 геометрическое разрешение 6,2 мм ) и угле падения освещающей волны Lu=- 5 (YX — 138 мм ), 0

Полученные кривые распределения интенсивности в пространственно-частотном спектре типового сигнала лежат в основе оценки качества фурье-преобразующего объектива и могут быть использованы для вычисления различных количественных критериев качества, определяющих частотные и нелинейные искажения, отношение сигнал — шум, размытие спектра и т.,п. В частности, с помощью совокупности кривых (фиг. 2 и 3) строится зависимость усредненной ошибки д оптического фурье-преобразования or центральной пространственной частоты х (ф1п. 4, о б 100081 где ь 9х= 3,3 мм соответствует кривая 8,, а Мх=1,3 мм — кривая 9).

Таким образом, предлагаемый способ в отличие от известных позволяет оценивать фурье-преобразующие свойства объективов, что необходимо в системах оптической и оптико-голографической обработки информации.

Формула изобретения

Способ контроля качества объектива, включающий освещение контролируемого объектива плоскбй волной и анализ отступления И формы реального распределения интенсивности, которое получается при этом в его

8 4 задней фокальной плоскости, от формы тео-! ретического распределения, о т л и ч а ющ н и с я тем, что, с целью контроли фурье-преобразующих свойств объектива, освещение объектива осуществляют когерентной волной при одновременной пространственной модуляции комплексной амплитуды этой волны типовым сигналом, пространственно-частотный спектр которого является протяженным и представляет собой набор резко выраженных пространственных частот.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Креопалова Г. В. и Пуряев Д. Т. Ис. следование и контроль оптических систем.

М., "Машиностроение", 1978, с. 59 — 60.

2. Там же, с. 70 — 77 (прототип).

1000818

Фиг. 2

1000818

Редактор А. Мотыль

Заказ 1366/42 Тираж 87! Подписное

ВНИИГ! 1! Государственного комитета СССР но делам изобретений и.открытий! !.<035, Москва, Ж вЂ” 3S, Раушская наб., д. 4/5

oN ф»

М

Составитель В, Кравченко

Техред Е.Харитончик Корректор H. Король

Филиал ППГ! "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4