Способ контроля качества объектива Советский патент 1983 года по МПК G01M11/02 

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ОБЪЕКТИВА

1

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 изобра- . жений и т.п.

Известен способ контроля качества объектива по функции рассеяния, основанный ,на изучении распределения интенсивности в диффракционном изображении бесконечно удален-, ной светящейся точки 1 .

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

Кроме того, зтот способ не позволяет оценить эффективность выполнения объективом оптического фурье-преобразования, т.е. качество формирования пространственно-частотного спектра, что необходимо в системах оптической обработки информации. Это обус,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.

10

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ коптроля качества объектива, включающий освещение контролируемого объектива плоской волной и анализ отступления формы реаль15ного распределения интенсивности, которое получается при зтом в его задней фокальной плоскости, от формы теоретического распределения.

В соответствии с зтим способом регистра20ция распределения интенсивности в пятне рассеяния в задней фокальной плоскости контролируемого объектива осуществляется лупы сканирования этого пятна по заданному закону с помощью точечной диафрагмы и фотоприсмника, соединенного с регистратором. Благодаря фотоэлектрическому методу регистрации точность такого c ftoco6a выше, чем при визуальном контроле f2. Однако данный способ не позволяет конт ролировать фурье-преобразующие свойства объектива. Цель изобретения - контроль фурье-преобразующих свойств объектива. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля качества объекти ва, включающему освещение контролируемого объектива плоской волной и анализ отступления формы реального распределения и тенсивности, которое получается при этом в его задней фокальной плоскости, от формы теоретического распределения, освещение объектива осуществляют когерентной волной при одновре ленной пространственной модуля ции комплексной амплитуды этой волны ти 1ПОВЫМ сигналом, пространственно-частотный спектр которого является протяженным и представляет собой набор резко выраженных пространственных частот. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 и 3 - теоретичес кие (сплошнь1е) и экспериментальные (пун тирные) зависимости нормированной интенсивности Ojg от пространстверпюй частоты - в пространственно-частотных спектрах ддух рахчичных типовых сигналов; на фиг. 4 - зависимость усредненной ошибки оптического фурье-преобразования от центральной пространственной частоты . Способ контроля качества объектива осуществляют следзоощим образом. Излучение лазера 1 коллимируется в теле скопической системе 2, на выходе которой реализуется плоская когерентная волна. Этой волной освещают контролируемый объектив 3. При этом новоротное зеркало 4 и диафрагма 5 осуществляют пространственную .модуляцию комплексной амплитуды плоской волны соответстве1шо по фазе и по величине. Амплитудное пропускание диафрагмы 5 это типовой сигнал, пространстве1шо-частотный спектр которого является протяженным и представляет собой набор резко выраженных пространстве}шых частот. Такой сигнал может быть получен, например, при использовании в качестве пиафрагмы 5 непрозрачного экрана с двумя отверстиями радиуса RO и расстоянием b между ними. В задней фокалыюй плоскости XpYl конт ролируемого объектива 3 формируется пртст раяственно-частотный спектр сигнала, который сканируется ФЭУ с и: мерителы(ой точеч 84 ной диафрагмой 6 и записывается с помощью самописца 7. Фурье-преобразующие свойства объектива 3 оцениваются по отступлению формы реально полученного спекГра от его теоретической формы. Например, для указанного 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 щирину , 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 ве.чичине нулей и максимумов можно судить об амплитудных искажениях спектра, вносимых фурье-прсобразуюн1им объективом. Пример. Проведен контроль эффек-. тивности осуществления оптического фурьенреобразования с помощью серийно выпускаемого объектива Ю-21 {{- 200 мм) с разрешением 50 В центре и 36 мм на краю поля зрения. На фиг. 2 показано распределение интер сивности в пространствершо-частотном спектре указанного типового сигнала с параметрами 2Ro 0,0375 MM, и частотным разрешением , (геометрическое разрешение в фокальной плоскости 2,4 мм при угле падения освещаюп1ей (Vj( -НО ). Для сравволнынения (фиг. 3) дана ан ъ-югичная зависимость при увеличении частотного разрешения до ,3 (2Ro 0,325,,4 геометрическое разре1нение 6,2 ) и угле падения освещающей волны U)5° ( Vy 138 ).° Полученные кривые распределения интенсивности в пространственно-частотном спектре типового сигнала лежат в основе оценки качества фурье-преобразующего объектива и могут быть использованы для вычисления разлишых количественных критериев качества, определяющих частотные и нелинейные искажения, отношение сигнал-шум, размытие спектра и т.д. В частности, с помощью совокупности кривых (фиг. 2 и 3) строится зависимость усредненной ошибки сГ оптического фурье-преобразования от центральной пространственной частот 1 (фиг. 4, соответствует кривая , а iftV, - кривая 9). Таким образом, предлагаемый способ в отличие от известных позволяет оценивать фурье-преобразующие свойства объективов, 1то необходимо в системах оптической и оптико-голографической обработки информа ции. Формула изобретения Способ контроля качества объектива, вк чающий освещение контролируемого объектива плосквй волной и анализ отступления формы реального распределения интенсивно ти, которое получается при этом в его задней фокальной плоскости, от формы тео-1 ретического распределения, отличающийся тем, что, с целью контроля 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.Креопапова Г. В. и Пуряев Д. Т. Исследование и контроль оптических систем. М., Мащиностроение, 1978, с. 59-60. 2.Там же, с. 70-77 (прототип).

IN

и

,

/VM-/

130

120

f37 1,/,Ш /J /

/y

Af-y