ISO 13653-1996 Optics and optical instruments - General optical test methods - Measurement of relative irradiance in the image field《光学和光学仪器 常规光学测试方法 象场中相对照度的测量.pdf

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1、NORME INTERNATIONALE ISO 13653 Premire dition 1996-l 2-01 Optique et instruments doptique - Mthodes gnrales dessai optique - Mthode de mesurage de lclairement nergtique relatif dans le champ image Optics and optical instruments - General optical test methods - Measurement of relative irradiante in t

2、he image field Numro de rfrence ISO 13653: 1996(F) ISO 13653: 1996(F) Sommaire Page 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Domaine dapplication . Grandeurs, symboles et units Dfinitions Dsignation Description des modes de mesurage Mesurage de lclairement nergtique relatif . Mesurage du flux nergtique . Prsentation de

3、s rsultats . Rapport dessai Exemples . 1 1 2 2 3 5 7 9 10 11 0 ISO 1997 Droits de reproduction rserves. Sauf prescription diffrente, aucune partie de cette publi- cation ne peut tre reproduite ni utilisee sous quelque forme que ce soit et par aucun pro- cede, Electronique ou mkanique, y compris la p

4、hotocopie et les microfilms, sans laccord ecrit de Mditeur. Organisation internationale de normalisation Case postale 56 l CH-121 1 Genve 20 l Suisse Internet central iso.ch x.400 c=ch; a=400net; p=iso; o=isocs; s=central Version franaise tiree en 1997 Imprime en Suisse ii ISO ISO 13653: 1996(F) Ava

5、nt-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de IISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral confie aux comits techniques de IISO. Chaque comit membre intress par une tude a le droit de fa

6、ire partie du comit technique cr cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec IISO participent galement aux travaux. LISO collabore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectro

7、technique. Les projets de Normes internationales adopts par les comits techniques sont soumis aux comits membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales requiert lapprobation de 75 % au moins des comits membres votants. La Norme internationale ISO 13653 a t labore par le comit techn

8、ique ISO/TC 172, Optique et instruments doptique, sous-comit SC 1, Normes fondamentales. . . . III ISO 13653:1996(F) ISO Introduction Dans chaque image projete par un systme optique ou lectro-optique, lclairement nergtique varie du centre au bord, quelles que soient les structures de lobjet. Cet cla

9、irement nergtique dcrot en gnral, cest- -dire que mme la surface dun objet de luminance nergtique uniforme se projette avec un clairement nergtique allant en dcroissant du centre au bord de limage. Toutefois, dans certains cas particuliers, cet clairement nergtique peut augmenter. Dans les systmes o

10、ptiques qui, en tant que tels, sont symtrie de rvolution, la variation nest pas toujours symtrique, par exemple, si les ouvertures limites ne sont pas symtrie de rvolution. NORME INTERNATIONALE ISO ISO 13653:1996(F) Optique et instruments doptique - Mthodes gnrales dessai optique - Mthode de mesurag

11、e de lclairement nergtique relatif dans le champ image 1 Domaine dapplication La prsente Norme internationale sapplique aux systmes dimagerie situs dans leY domaine spectral optique allant de A= 100 nm A = 1 um. Les rflexions thoriques et la comparaison avec le calcul ne doivent sappliquer quaux sys

12、tmes optiques. Toutefois, il nest pas ncessaire que ceux-ci soient symtrie de rvolution; les systmes anamorphoss, par exemple, sont inclus. Les systmes afocaux sont galement inclus. Le titre de la prsente Norme internationale se rapporte lclairement nergtique relatif dans un champ image; toutefois,

13、la prsente norme sapplique galement une mthode permettant de dterminer le flux nergtique relatif. NOTE - Dans le cas des systmes afocaux, il conviendra de nindiquer que le flux nergtique; pour la plupart des systmes dimagerie, la conversion du flux nergtique en clairement nergtique seffectue facilem

14、ent. En ce qui concerne les mesurages, la prsente Norme internationale peut galement sappliquer aux systmes lectro-optiques. Les deux mthodes mentionnes diffrent, particulirement en ce qui concerne linfluence de lblouissement. 2 Grandeurs, symboles et units Tableau 1 - Grandeurs, symboles et units G

15、randeur Symbole Unit clairement nergtique relatif Ere1 bp) Fonction de diminution naturelle de luminosit F,at bp) Fonction de la surface relative de la pupille Fp bp) Fonction de vignetage Fvig bp) Fonction de transmission relative FT (UP) Fonction dinfluente de la distorsion F”er bp) Distorsion rel

16、ative vr % Coordonnes de limage l-i mm V mm Hauteur de lobjet (unidimensionnelle) h mm Hauteur de limage (unidimensionnelle) h mm Angle de champ espace-objet vu de la pupille P radian, degr Angle de champ espace-image vu de la pupille Wlp radian, degr Azimut de lobjet mesurer a radian, degr paisseur

17、 de louverture danalyse t mm Diamtre de louverture danalyse ci mm ISO 13653: 1996(F) 3 Dfinitions Pour les besoins de la prsente Norme internationale, les dfinitions suivantes sappliquent. 31 clairement nergtique relatif rapport du flux nergtique la surface NOTES 1 Lorsque limage dun lment de surfac

18、e dun objet est forme, lclairement nergtique de limage est fonction - de langle de champ wP espace-objet vu de la pupille; - du flux nergtique provenant de llment de lobjet et passant par le systme optique (et si possible par llment dimagerie lectro-optique); - de la taille de llment de surface de l

19、image soumis au flux nergtique. 2 Le flux nergtique et la surface sont fonction de langle de champ wP espace-objet vu de la pupille ou de la position de limage (u, v). 3 Lclairement nergtique relatif se rapporte llment de surface axial. 32 aigle de champ espace-objet wP vu de la pupille angle form p

20、ar laxe optique et la ligne joignant le centre de la pupille dentre et le point objet 33 akgle de champ espace-image “1 vu de la pupille angle form par laxe optique et la ligne joignant le centre de la pupille de sortie et le point image 4 Dsignation Deux mthodes de mesurage sont dfinies; la premire

21、 comporte deux variantes. Elles sont diffrencies par des symboles. Tableau 2 - Symboles relatifs aux mthodes de mesurage Symbole I Mthode de mesurage Al A2 B Mesurage de lclairement nergtique relatif, pour une distance dimage finie Mesurage de lclairement nergtique relatif, pour une distance dimage

22、infinie Mesurage du flux nergtique relatif Exemple de dsignation du mesurage de lclairement nergtique relatif conformment la mthode de mesurage Al : Mesurage de lclairement nergtique ISO 13653-Al 5 Description des mthodes de mesurage 5.1 Facteurs dinfluente de lclairement nergtique relatif 5.1 .l Gn

23、ralits La dpendance angulaire de lclairement nergtique relatif est due divers facteurs indpendants les uns des autres. Dans les diverses mthodes de mesurage et de calcul, ces facteurs sont pris en compte de diffrentes manires. II est donc important de connatre chaque facteur dinfluente. Les disposit

24、ions nonces de 51.2 5.1.7 ISO 13653: 1996(F) se basent sur lhypothse selon laquelle la surface de lobjet met un rayonnement conforme la loi de Lambert et le systme optique comporte une pupille dentre plane. 5.1.2 Rduction naturelle de luminosit, F,t = COS oP (loi COS) La loi COS doit toujours sappli

25、quer si la limite de la pupille est plane et perpendiculaire laxe, si louverture de lprouvette est troite et si la surface du dtecteur est un plan perpendiculaire laxe. 5.1.3 Surface relative de la pupille, FP (CI+,) En raison des aberrations de pupille, la surface de la pupille dentre, en tant quim

26、age forme par la limite douverture, est fonction de langle de champ de la pupille si les lments du systme optique sont disposs entre lobjet et la limite douverture. La surface relative doit tre fonction de la surface de la pupille pour wp = 0. 5.1.4 Vignetage, F,i, (wp) Si langle de champ de la pupi

27、lle augmente, les bords situs devant et derrire la limite douverture ainsi que les autres limites peuvent entraver (vigneter) louverture. 5.1.5 Influence de la transmission, FT (wp) Toute modification de langle incident sur les surfaces des composants optiques (lentilles, prismes) peut entraner un c

28、hangement de rflectivit. La transmission nette peut tre modifie car les trajectoires dans le verre sont fonction de langle de champ de la pupille. 5.1.6 Modification de la taille de llment de surface de limage due une distorsion Pour lchelle dimage p = 0 Il l+ V + sin wp l SWp dV, .- 100 100 dw P :p

29、ur une lclairement nergtique doit tre mesur en units arbitraires comme fonction de la hauteur dimage h, et la valeur mesure doit se rapporter la valeur axiale (mthode A.1, voir figure 1). Dans les systmes o la distance de limage est infiniment grande (par exemple les systmes optiques de projection),

30、 le diaphragme peut tre dispos au foyer dun systme optique auxiliaire (optique de tlescope), tourn de manire quantifiable devant la pupille de sortie de lobjet (mthode A.2, voir figure 2). II est ncessaire de sassurer que lclairement nergtique mesur par le dtecteur de rayonnement est dtermin selon l

31、a loi COS. 5.4 Brve description du mesurage du flux nergtique Pour mesurer le flux nergtique relatif, lprouvette doit tre claire par un faisceau de rayons collimat. Les axes du collimateur et de lprouvette peuvent pivoter lun par rapport lautre. Le flux nergtique qui traverse lespace de limage doit

32、tre mesur par rapport la valeur axiale en fonction de langle de champ espace-objet q vu de la pupille, en utilisant une sphre intgrante et un dtecteur photolectrique (mthode B, voir figure 3). 6 Mesurage de lclairement nergtique relatif 6.1 Description de la configuration de mesurage 6.1.1 Source de

33、 rayonnement II est possible pour obtenir un rayonnement de Lambert de glisser un cran diffusant dans louverture dune sphre intgrante, conformment la figure 1. Dans le domaine spectral o est utilis lchantillon, la surface interne de la sphre intgrante doit tre non slective, et lcran diffusant doit a

34、ssurer une luminance nergtique uniforme pour la partie de sa surface qui est utilise. La source de rayonnement doit mettre un rayonnement vers lprouvette sur au moins le domaine utile de langle de champ de la pupille. Dans ce domaine, la constance de la luminance doit tre suprieure 2 %. ISO ISO 1365

35、3: 1996(F) 6.1.2 Support de lprouvette Lprouvette doit tre maintenue de telle sorte que le bord antrieur de son support soit presque en contact avec lcran diffusant, ou quil soit si proche de louverture de la sphre intgrante que lclairement de langle de champ vu de la pupille la porte utile maximale

36、 soit assur. Le support de lprouvette doit tre de type rigide. Afin deffectuer des mesurages dans diffrents azimuts, les prouvettes dont la conception mcanique nest pas symtrie de rvolution doivent toutefois pouvoir tourner autour de leur propre axe. 6.1.3 Systme de mesurage 6.1.3.1 Gnralits Le syst

37、me de mesurage doit comprendre un diaphragme, un cadre filtrant et un dtecteur de rayonnement. On doit pouvoir dplacer le systme de mesurage sur son axe afin de lajuster avec le plan image respectif. Afin de rgler le point image, le systme doit pouvoir tre dplac dans le plan image de manire quantifi

38、able. Un systme auxiliaire sera ncessaire la mise au point. Afin de mesurer les prouvettes possdant une distance dimage infinie, le systme de mesurage doit pouvoir tre plac au point image axial dun systme optique auxiliaire (collimateur). II doit tre possible de faire pivoter horizontalement le syst

39、me optique auxiliaire, en mme temps que le systme de mesurage, dun angle mesurable, proximit de la pupille de sortie de lprouvette. 6.1.3.2 Ouverture danalyse II convient que louverture pour analyse nexcde pas 2 % de la hauteur maximale de limage h. Si cette valeur est dpasse, cela doit tre signal.

40、Lpaisseur du matriau sur son bord, ainsi que langle du cne du chanfrein dentre, doivent tre choisis de faon ce que le vignetage du diaphragme soit infrieur 1 %, mme au plus grand angle du champ espace-image wpt pouvant se prsenter. La formule suivante sapplique aux diaphragmes circulaires: t l tan 1

41、 0,Ol d o t d est lpaisseur du diaphragme; est le diamtre du diaphragme. 6.1.3.3 Filtre Le filtre servi ra spectrale doit tre rgler I pnse en a slectiv compte. lit du spectre. Si ncessai re, la dpendance angulaire de la transmission 6.1.3.4 Dtecteur de rayonnement La rponse du dtecteur de rayonnemen

42、t doit tre linaire et constante dans lespace. Des erreurs de linarit et de constance dans lespace allant jusqu 1 % doivent tre admises; pour des erreurs plus importantes, il est ncessaire dappliquer des corrections. La taille du dtecteur de rayonnement doit tre suffisante pour lui permettre de capte

43、r lintgralit du rayonnement transmis par le diaphragme. Si ncessaire, on peut insrer une lentille de champ. Louverture du dtecteur de rayonnement, cest-dire son angle dacceptation maximal, doit tre plus grande que celle de lprouvette plus le champ espace-image 1 de la pupille, sauf si lon fait pivoter horizontalement le dtecteur de rayonnement devant le diaphragme. 6.1.3.5 Systmes auxiliaires focaux II doit tre poss ncessaires. ible de rgler le diaphragme sur le plan image dsir. Pour cela, des systmes auxiliaires sont