Файл: Кривовяз, Л. М. Практика оптической измерительной лаборатории.pdf

бражений мир составляют вспомогательную таблицу величин разрешающей силы всех квадратов миры (если применяют штри­ ховую миру), которую рассчитывают по формуле

Рис. 182. Зависимость разрешающей силы от направле­ ния штрихов миры, установленной в коллиматоре

Однако при фотографировании контролируемого объектива по полю зрения фактические величины разрешающей силы, кото­ рые имели бы место при фотографировании местности или щита с мирами, будут отличаться от величин разрешающей силы, опре­ деленных по формуле (89), причем величины отклонений будут неодинаковыми для штрихов миры разного наклона.

Разберем этот случай более подробно. Из рис. 182, а видно, что при фотографировании штриховой миры, находящейся на оптической оси контролируемого объектива, расстояние у' между двумя разрешаемыми штрихами в изображении миры и соответ­ ствующее расстояние у в самой мире связаны соотношением

314

Т ак как

У ~ N ’

то, выполнив подстановку в приведенном выше соотношении, по­ лучим формулу (89).

При фотографировании миры, находящейся вне оптической оси контролируемого объектива, например под углом w, расстоя­ ние у' будет зависеть от расположения штрихов миры.

Пусть y'Wf/i — расстояние между двумя разрешаемыми штри­

хами, расположенными перпендикулярно меридиональной плосскости на угле w поля зрения испытуемого объектива, а y'w —

расстояние между двумя разрешаемыми штрихами, расположен­ ными перпендикулярно сагиттальной плоскости на том же угле w.

Обычно при работе на горизонтальных оптических скамьях меридиональная плоскость совпадает с горизонтальной плоско­ стью, поэтому — расстояние между вертикальными штрихами

миры, а y'Wc — соответственно расстояние между горизонтальными штрихами миры, откуда

и

Л^с

где NM— разрешающая сила в меридиональной плоскости; Nc — разрешающая сила в сагиттальной плоскости.

Примем в обоих случаях угловое расстояние между разре­ шаемыми штрихами миры, расположенной в фокальной плоскости

315

Из этой формулы получим значение для разрешающей силы объектива, определенной по вертикальным штрихам, т. е. для разрешающей силы объектива в меридиональной плоскости:

Из рис. 182, в видно, что расстояние между горизонтальными штрихами миры

откуда разрешающая сила объектива, определенная по горизон­ тальным штрихам, т. е. - разрешающая сила объектива в сагит­ тальной плоскости,

Разрешающую силу объектива, определенную по штрихам, рас­ положенным под углом 45° к вертикальным и горизонтальным штрихам миры, можно найти по формуле

Таким образом, при расшифровке изображений штриховых мир, полученных в процессе фотографических испытаний на углах поля зрения с помощрю коллиматора, необходимо определить разрешаемый квадрат миры для штрихов каждого из четырех на­ правлений. Далее, пользуясь формулами (91)—(93), определим разрешающую силу по вертикальным, горизонтальным и наклон­ ным штрихам миры.

Наименьшая разрешающая сила из четырех полученных ве­ личин определяет истинную разрешающую силу объектива в дан­ ной точке поля.

Если в коллиматор вместо штриховой миры поместить радиаль­ ную миру, то в этом случае в изображении миры измеряют вер­ тикальные и горизонтальные диаметры фигуры размытости, а разрешающую силу рассчитывают по формулам [29]

N w = tVBcos w

где N B— разрешающая сила, полученная из результатов изме­ рений вертикального диаметра фигуры размытости; іѴг — разрешающая сила, полученная из результатов изме­ рений горизонтального диаметра фигуры размытости.

Наименьшая разрешающая сила из двух полученных величин определяет истинную разрешающую силу объектива в данной точке поля.

3 1 6

5. Частотно-контрастный (фотоэлектрический) метод исследования качества изображения

Как уже отмечалось, подобие создаваемого оптической систе­ мой изображения и предмета сохраняется, если респределение освещенности в отдельных точках изображения аналогично рас­ пределению яркости в соответствующих точках изображаемого предмета.

Это подобие нарушается, во-первых, из-за дифракции света, во-вторых, и в значительно большей степени из-за аберраций объектива, а также из-за погрешностей, допущенных при его из­ готовлении.

Измерив распределение яркости в точках предмета и распреде­ ление освещенности в точках изображения или их соотношение, можно получить количественный критерий качества изображения, более полный по объему информации, чем разрешающая сила.

Распределение яркости и освещенности между отдельными точками предмета и изображения характеризуется контрастом предмета и контрастом изображения, при этом контраст для обоих случаев определяется формулой

всебя частотно-контрастную характеристику объектива, опреде­ ляемую отношением контраста изображения к контрасту предмета

взависимости от частоты точек предмета, и фазово-частотную характеристику, выражающую способность оптической системы сохранять координаты распределения интенсивностей в точках изображения, соответствующими координатам распределения интенсивностей в изображаемых точках предмета.

Установлено, что для большинства современны* объективов в пределах частот, воспринимаемых фотоматериалом, отсутствует смещение этих координат, поэтому при определении качества ра­ боты объектива обычно находят только частотно-контрастную характеристику, которую называют также функцией передачи контраста или коэффициентом передачи контраста К (N).

Наиболее просто функцию передачи контраста можно опреде­ лить, если в качестве предмета использовать миру, штрихи ко­ торой имеют синусоидальное распределение яркости, тогда изо­ бражение такой миры также имеет синусоидальное распределение освещенности.

317

Во всех других случаях распределение освещенности в изо­ бражении миры носит более сложный характер, однако, его можно представить как сумму освещенностей, изменяющихся по сину­ соидальному закону.

Поскольку создание миры с синусоидальным распределением яркости представляет собой трудную техническую задачу, часто используют миру, состоящую из прямоугольных штрихов. При этом излучения миры электрическим путем разлагают на ряд простых синусоидальных составляющих.

На этом принципе основана установка для измерения ча­ стотно-контрастных характеристик объективов УПОБ-1, разра­ ботанная Е. И. Диканем, Л. М. Кривовязом, А. Н. Хрусталевым и Э. Н. Лозинской [8].

Принципиальная схема установки изображена на рис. 183, а. Свет от источника 1, пройдя через ступенчатый нейтральный фильтр 2, направляется проекционным объективом 3 и зеркалом 5 на вращающийся стеклянный барабан 6. Фильтр 2 служит для выравнивания освещенности при испытаниях объективов с раз­ личными относительными отверстиями. Наружная цилиндри­ ческая поверхность барабана 6 посеребрена, и по всей ее длине выгравированы прозрачные штрихи определенной толщины и с одинаковыми промежутками межу ними. Эта поверхность бара­ бана 6 расположена в фокальной плоскости блока коллиматорных объективов 8. Блок объективов состоит из четырех объективов с различными фокусными расстояниями, которые можно пооче­ редно устанавливать на оси прибора. Зеркало 7 служит для по­ ворота лучей в коллиматоре на 90°.

Параллельный пучок лучей, выходящих из объектива 8, отра­ зившись от зеркала 9, направляется на контролируемый объек­ тив 10. Зеркало 9, связанное со'специальным шарнирным параллелограммным механизмом, может поворачиваться вокруг оси, перпендикулярной к плоскости рисунка, с одновременным сме­ щением вдоль оси прибора.

Применение параллелограммного механизма позволяет направ­ лять на объектив 10 пучки лучей различного наклона, обеспечивая при этом во всех случаях полное заполнение зрачка объектива. Это дает возможность определять частотно-контрастные характе­ ристики по полю зрения объектива.

В фокальной плоскости контролируемого объектива распо­ ложена сканирующая щель 11, за нею фильтр 12 переменной плот­ ности и фотоумножитель 13. Фильтр 12 служит для выравнивания освещенности при испытаниях объектива в различных точках поля зрения. В установку входят также набор светофильтров 4 для проверки ЧКХ объективов в различных спектральных областях, отсчетная линейка 14 и отсчетный микроскоп 15, установленные для измерения рабочих расстояний объективов, и юстировочная труба 16 для установки сканирующей щели 11 параллельно штри­ хам барабана 6.

318

319