GB T 4315.2-1988 光学传递函数测量导则.pdf
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1、UDC 535.3: 53 : 08 N 34 fl主:I工家GB 4315.2 88 Optical transfer function Directives of measurement 1988-12-22发布1989-07-01实施国技术监督发布一-一一、中华人民共和国国家标准光学传递函数测量导则C 4315.2 -88 Optical transrcr runction-Dlrcct!vcs of mcasurement 1 引言1.1 本标准是光学传递函数标准的第二部分.1.2 本标准介绍了有关成像系统光学传选民数测盘装置性能要求、组成.使用和环境控制的一般规则,并给出了可能影响O
2、TF到茧的各个意要因素、为保征精确测量所必须考虑的耍点,以及波:1得数据的修正因子.1.3本标准所描述的光学传递函数测量装置,限制在分析被测光学成像系统的像平丽的辐射分布.这些装置不涉及以干涉仪为基础的仪U.2测量装置和环境2.1 基木要求2.1.1 测盘条件及成像状态在进行测盘时.必须确定系统成像状态的各个参数.整个一组成像状态的参数都必须调整到要求的值.这组参数值表示为一个特定的成像状态,并成为测量条件的重要组成部分.2.1.2 测量精确度OTF测盘精确度是由成像状态的许多单一参数引起的误差综合决定.所采用的测量装置和虾、皮必须允许把规定的测量条件调整和固定到一定的精确度.而这一精确度应与
3、所能的测量精确度相协调.确定了OTF测量所需的精确皮之后,就必须对成像状态中的每一个有影响的参数进行公l:分配.2.2 环拢。TF损!:I!t装置必须放在不受气侯、机械振动或11.1磁干扰影响的环境中,且装置和室内的空气应保持元灰尘、潮气和烟雾.班有光学零件表面必须防护好.避免划痕和手指印-2.2.1 温度和湿皮温度和混度必须保持在规定的公差范围内,并把它们记录下来.为了避免空气的扰动和分居现吉、对测蓝的影响,可采用防护罩.2.2.2振动为了减小振动,建议使用隔振的基座.对于一个给定的测量精确度,隔振程度取决于振动的特性.泯ll:方法和空间频率范围.如果测量方法基于测盐线扩散函数,则在拨动频率
4、较低的情况下,由振动引起的像的移动必须不超过测试狭缝像挺大强度半宽的t120. 2.2.3 也磁干扰供11.1电源的变化、外界也磁场的影响以及周围环境光强的影响,都必须减少到不影响OTF的&J盘.2.3 iJ!IJ .!11装置2.3.1 光学台任何测盘装置必须由一个坚固的光具座或光学台组成.它用来安置测试图样组件被测样品、像分析器和其他辅助组件.中华人民共业部1988-11-03批准1989-07-01实施、1 GB 4315.2-88 根据被测试成像系统的不同情况,应对各个调整环节的直线位或各导轨的平行度等提出不同要求.对上述任一要求的不满足而引起的MTF测显的变化都必须不大于允许或规定测
5、盘精确度的1/3. 2.3.2 1lJ焦容许mn因光具座的不对准而产生的商焦影响,导致了MTF的测应误差.离焦和MTF的变化程度与空间频率和F数有关,下表给dl对一个带有囚光膛的非相干照明的衍射受限透镜引起MTF改变士0.05时的两焦贯士i:.z.其中的变盘是F数和空间频率.光波长取为500nm.表1为离焦盘的测:!lt岱.表1土/:,.空间频率、(mm-) 5 10 20 SO 100 F数I 54 11 5 2.S 1.1 0.5 1.4 76 IS s 4 1.5 0.8 2 108 22 11 主2 1 4 216 44 22 11 4 3 s 432 88 44 22 12 13 1
6、6 864 176 88 44 SO 410 引起MTF改变0.1时的离焦量:ti:.zti(上表中的倪加倍.中间值可由内插法得到,但粗实线右下方所囚的部分除外.2.3.3测缸中相对位置的确定必须确定测试图样、被那系统或装置(被汲i样品)、像分析器以及辅助系统灼相对位置.这些辅助系统包括标尺、转驰、皮盘等.此外,所有影响被测样品成像状态的其它参数必须加以控制、调塾或确定.2.4 部盘装置组成部分2.4.1 测量装置的光学系统布局 测盘装置可以有各种各样的布局.下面是推荐的布局:、 物和你均处于有限远,Xof物和I:事均处于有限远的测试.可采用图1或2所示的布局.在这些布局中,三个基本组件中两个
7、组件是沿着两个相互平行的,而且又与参考轴垂直的滑轨移动的,通常被测样品被固定,而其它的两个组件作图上所示的移动.当测试象增强器这一类光电器件时.则采用辅助成像系统.在被测样品的输入端产生一个测试图样的像.并将输tii端的像转送到像分析器.相应的装配如因2所示.2 2 1一测试图样组件;3一参考轴.5一被测样品:7一像分析器GB 4315.2-88 (a)轴上3 (b)割l外, a 图1测试装置示意(物和l军均处于有限远)2一世1试!引样细件的精轨,4-t1持1梓品装央座,6寸辈分析滑轨,7 3 1 4 3 1一测试图样组件,3一参考制;5一被测样AA装央应.7 中继透1J;9罪分析1mG 43
8、15.2一-884 (的轴上(b)制外图21量增强嚣的lJ试装置示意2一测试附件细件的滑轨;4一中继透镜;6一槌测样品;B草分析器滑轨;8 GB 431.2-88 b. 物处于无限i4对物处于无限远的测试I-,iI采用与阳3相关似的布局.当进行轴外测hlll才.准直仪可统迎过被ii!1样品人EE中心并要直J.参考铀的轴线旋转角度,如同所示.反之.ilf使lIt直仪肉定,被击I样品和你分析器一起绕人腹中心旋转.在此情况下,敬酒i样品的装夹l1i和你分析器滑轨箭一起刚性同定在一个转动基座上. fl处于无限远把I¥I3中的罪分析器与测试罔样组件交换I.!i.R.即可在同样的装置上进行*1lil:.
9、l l 测试图梓组件;3-准蓝物镜;5一位割样品;7-像分析器2 4 (.)轴上 2 一(h)轴外图3测试装f:示意物处于无限远)2 皇寺梢,4 被测梓JA装央陪;6一像分析!滑软 B 5 . 一 5 2 1 2 因41一剖试图样组件;3-1佳直物锐,5一被测样品,7斗军分析器制l;也物和像均处于无限远GR 4315.2-88 4 号IZ (a) 轴上3 (b) 轴外测试装置示意(物和像均处于无限远)2 参考轴;4一被割佯品装央座;6时准直物镜;8盘分析器7 8 , )(;f物和像均处于无限远的被测系统,可采用与因4相类似的布局.当进行轴外测量时.物方准立仪连同测试图样组件需绕一个通过被测样品
10、人血中心并蚕豆于参考铀的轴线旋转角度.像方准直仪连同像分析器需绕一个迈过出瞪并蚕豆于参考轴的轴线旋转角度.同时,可以重新调焦.2.4.2 测试图样组件6 GB 4315.2-88 测试图样组件由一个测试图样和一个辐射源组成a. 测试图样用来测量OTF的测试图样的空间频i吉必须已知.通常可采用圆形光孔.!是缝.刃边、光栩以及已知几何形状的白发光测试图样.测试图样的几何形状应非常精确.例如在使用狄缝的情况下,狭缝的宽度需在整个有效长度内保持一致.狄缝两个刃边平行度的常用容差为它的平均宽度的2%.而刃边的直线度必须不超过平均宽度的10%.在规定狭缝自身容差的同时,也窃要规定狭缝周围的透射比.根据所需
11、要的测量精确度,在规定的光谱范围内.狭s!开启部分发出的总辐射通盘与周围暗的部分发出的总辐射通量之比必须大于1000.为了能在不同的方位选行OTF测盘(见GB4315.1-3.12),对于非旋转对称的测试图样必须能变换方位,某些成像系统要旋转测试图样的像.因而为了能把测试图样的像或分析元件转到分析所要求的适当方位,还需要有一个精密的调节机构.为了能检查并满足等晕区的条件(见GB4315.1-2.1 6), 可词的.b. 辐射派光源的光谱发射以及在全空间的辐射分布在测量过程中必须保持恒定.并应消除光的脉动.测试图样必须均匀照射或发光,至少在扫描方向上应是这样.可以用法光片来得到所要求的光谱分布.
12、散热栅、温射器.有限孔径或其它元件均可用来得到所需的辐射的角分布.必须充分注意测试图样发出的辐射的非相干性.可以在光源和测试图样之间紧靠着测试图样的地方插入一个没射器,即能获得非相干辐射.假如测试图祥是自身发光的(例如一根白炽灯丝),则非相干条件将始终得到满足.要测定测试图样的辐照是否充分地非相干,可在光源和测试图样的地方插入一个相位物,并检验它是否改变了MTF或PTF的测盘.2.4.3 被测样品的装夹为了能在不同的参考角进行检验.似tI阳%o;ry(Itt=l刊叫a刷刷刷Tr刊被割样品与装夹座的垂直和平行也必须检验,尤其是样品安装面与装夹座固定商之间使用连接器时更需注意.2.4.4 辈分析器
13、通常使用的像分析器有两种基本形式:第一种是宜接模拟傅里叶交换.它是由一个带有可变空间频率的分析元件来对狭缝测试图样像的辐射分布进行扫描.得到像面空间颜谱,也可反过来扫描.第二种是测量狭缝测试图样像的辐射分布并计算像而空间频谱.经适当归一后.llP为OTF.像评价系统由像分析器和任何一种用来计算OTF的处理装置组成.必须注意像分析器中的辐射探测器和信号处理电子系统应在线性区域工作,考虑了测试图样空间频谐和其它因素的修正使用以后(见本标准第3意).就得出了被测样品的OTF或MTF.频i吉分析的精度必须充分满足测量精确度的要求.节.用作分析的元件通常是狭缝刃边或光栅.它们的大小和方位必须能根据被分析
14、的像而进行调根据分析元件与像之间的相对运动来实现扫描,既可移动测试图样,也可移动部分分析元件.扫描长皮应保证OTF测量精确度所需要的全部信息(见本标准3.2.4).辐射探测器的光谱灵敏度和角灵敏度必须已知.并在测量条件中予以规定.在定位时,分析器不应限制被切样品的出.M孔径.必须注意防止探测器的不均匀性、非线性及不稳定性对测量精确度的明显影响.由分析元件周围暗的部分传递到探测桥的辐射必须保持极小.根据所要求,在规定的光谱区域内,由透光部分传递的能量必须超出自周阁暗的部分传递的能量的1.000倍.如果边过模拟电学滤波器来分析像的频i普.那末滤波器的带宽必须足侈窄.以便能分辨OTF的、7 GB 4
15、315.2-88 空间频i曾.如果通过使用多个lll!lltU来进行频谱的分怨.则每个滤波器通频带内的增益和相位必须补偿或修正.2.4.5辅助成像系统辅助成像系统包括准直仪、显微物镜以及其官辅助元件.如果使用准直镜,则在有效光谱区域内,它的波回像差必须足够小.以致与被忽1样品相比可以忽略不tt.可以为被测样品被西像差的1/10.准直仪必须不限制被ru样品的人射和出射孔径.当用显微物钱放大测试图样的像时,应使它的数值孔径足够大.以避免在轴上和轴外测量时的渐晕,并且它的像差与被测样品相比应很小.当使用非相干搞合的辅助成像系统时,其OTF必须已知.以使它们对测得的OTF的影响可用乘积的法则来修正.由
16、于被削样品的物场和像场之间还有辅助的光学元件,例如窗或分量j板等,因此在测盘装置中必须模拟这些元件.应该确保所有辅助成像元件的光谱特性与测量所要求的光i普特性相适应.3 测量注意要点3.1 Hil条件的调整3.1.1 环境环珑参数诸如温度、湿皮和气压都是测盘条件的组成部分.在开始测量之前.应保证温度和温度调到限定范围内.被测佯品光学表面必须消除灰尘.手指印等-3.1.2 光说特性测试图样所发出的光谱分布和像分析器的光谱灵敏皮.必须符合所要求的测量条件.如果被割样品不包括像增强器等光电成像15件时.测盘装置的总光谱特性是光U.探测器.滤光片和其它辅助元件的光i昔特性的组合,3.1.3 角分布和孔
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- GB 4315.2 1988 光学 传递函数 测量
