光电测试技术-第2章 基本光学量的测试技术

1、光电测试技术光电测试技术 2021-6-252 2021-6-253 2021-6-254 y F l0 = l = 1/ 观察系统物方的对准和调焦不确定度的表示 x 2021-6-255 aa 2021-6-256 e e D a ll 12 1 11 1 2021-6-257 1 2 2 2 88l D l D k ee 2 12 2 811 e KDll 2021-6-258 2/1 2 2 2 2 2 2 1 8 ee e KDD a 2021-6-259 1-1 光电系统的对准和调焦技术光电系统的对准和调焦技术 1. 目视系统的对准和调焦目视系统的对准和调焦 bll 12 11 20

2、21-6-2510 2021-6-2511 2 e e D a 22 1 1 222 2 2 8 e DK 2021-6-2512 2 2 2 8 KDD ae 2021-6-2513 b 2 2021-6-2514 b t b D/2De 眼瞳在出瞳面上摆动时的有效移动距离 42 e DD b )1( 2 1 Db 2021-6-2515 1-1 光电系统的对准和调焦技术光电系统的对准和调焦技术 1. 目视系统的对准和调焦目视系统的对准和调焦 y 250 2021-6-2516 y 250 a 10 1 6 1 min ) 10 1 6 1 ( min y D a 02. 1 NA 51.

3、0 2021-6-2517 eq e f NA na x )(2 1 22 2 )(6 2 sin6 2 NA n Un x 2 2 2 )(6 2 2 NA n NA fna x eqe 2021-6-2518 22 eqeq f b n nfx 2/ ) 1( DbNAfD eq 2 1 D D NA fn x eq 2021-6-2519 2021-6-2520 2021-6-2521 2tan fl 2021-6-2522 2021-6-2523 2021-6-2524 M 扇形光栅法定焦系统 0 f f dd c o c f f dRd 2 sin2 2/sin2 c c f f d

4、 R a）b）c） 用扇形光栅确定像面用扇形光栅确定像面 0 amax a0 -0.2 0 0.2 a f 50 a（%） 100 d R d d 2021-6-2525 2021-6-2526 2 0 ( , ) MN xy Fg x yg 2021-6-2527 2021-6-2528 1-2 焦距和顶焦距的测量焦距和顶焦距的测量 1.概述概述 2021-6-2529 2021-6-2530 2021-6-2531 2021-6-2532 2021-6-2533 tan 2 0 0 f y tan 2 f y2 2 0 0 f y f y 0 0 y y f f 2021-6-2534 D

5、CD yk f f 0 0 0 111 1 2 2 2 2 0 2 2 2 2 0 0 0 k y D f f kyDff 2021-6-2535 / 0 0 f f 0 y D k kB / %15. 0001. 0 6 003. 0 24 005. 0 001. 0 2 22 2 f f %24. 0 f f 2021-6-2536 pN f y y f 1 2 2021-6-2537 精密测角法测量原理图 tan 0 y f 2021-6-2538 2021-6-2539 2021-6-2540 2021-6-2541 2 1 0 2 )(2 a J II 2021-6-2542 a f

6、 U 夫朗和斐圆孔衍射图艾里斑 2021-6-2543 a 2 2021-6-2544 2021-6-2545 2021-6-2546 Da 61. 0 2 61. 0 2 1 max 61. 0 00max f D fd 2021-6-2547 /5 . 0tanfDU UU max max sinUnNA 2021-6-2548 f D f D fx 042. 1)636. 1678. 2()( 12 18060 3 250 x f D 21. 0 2021-6-2549 2021-6-2550 2021-6-2551 2021-6-2552 2021-6-2553 F D f 22. 1

7、 22. 1 0 F02. 1 0 F947. 0 0 2021-6-2554 f a 0 0 1 N 0 2021-6-2555 D 22. 1 D 02. 1 D 947. 0 F22. 1 1 F02. 1 1 F947. 0 1 NA 61. 0 NA 51. 0 NA 47. 0 2021-6-2556 33 coscos 11 NN t t coscos 11 NN s s 100 80 60 0 40 20 204060 Nt / N, N s/ N (%) Ns / N Nt / N 理论分辨率随视场理论分辨率随视场变化的曲线变化的曲线 2021-6-2557 2021-6-2

8、558 2.1 分辨率图案分辨率图案 ZBN35003-89国家专业标准图案例：国家专业标准图案例： 线条宽度线条宽度 宽度宽度P按等比级数规律依次递减按等比级数规律依次递减 PP0 q n-1 P0160m； ；n185 P841.25m 分组分组 将将85种不同宽度的分辨率线条分成七组，通常称为种不同宽度的分辨率线条分成七组，通常称为1 号到号到7号板，即号板，即A1A7分辨率板。分辨率板。 每号分辨率板包含有每号分辨率板包含有25种不同宽度的分辨率线条；种不同宽度的分辨率线条； 相邻两号分辨率图案之间有一部分单元是彼此重复的相邻两号分辨率图案之间有一部分单元是彼此重复的 ； 同一宽度的分

9、辨率线条又按四个不同的方向排列构成一个同一宽度的分辨率线条又按四个不同的方向排列构成一个“单元单元” 94387. 02/1 12 q 2021-6-2559 2021-6-2560 c f ) ( 206265 2 c f P a 2021-6-2561 )(mm / -1 0 ffNN c 2021-6-2562 1 cos 1 fx 2021-6-2563 22 0 coscos 2 1 N f f N P N c t t coscos 2 1 0 N f f N P N c s s 2 cos 1 2 cos 1 cos 2 c tt f f Pa f P 2021-6-2564 20

10、21-6-2565 2021-6-2566 2021-6-2567 2021-6-2568 2021-6-2569 11111 cossinxyr 11111 11 11111 1 cossin ( ,) 0 cossin xyr T x y xyr 2021-6-2570 1 11 1 11 1 cossin , 0 cossin rWW xyRWW T rWWxy xyR 1 11 cossin rWW xyR 2021-6-2571 22 ( , )()W x yD xy 1 11 cossin 2 r xy DR 1 0 1 2 r x DR 2021-6-2572 1 2 r x D

11、R 2021-6-2573 22222 ( , )()()W x yA xyD xy 22 1 11 2 2 ()( cossin) r A xyDxy R 2021-6-2574 32 1 0 24 rD yxy AAR 2021-6-2575 32 1 0 24 rD yxy AAR 32 0 2 D yxy A 22 2 0 D yx A y 2021-6-2576 1-5 刀口阴影法检验刀口阴影法检验 1. 刀口阴影法基本原理刀口阴影法基本原理 2021-6-2577 1-5 刀口阴影法检验刀口阴影法检验 1. 刀口阴影法基本原理刀口阴影法基本原理 2021-6-2578 1-5 刀口

12、阴影法检验刀口阴影法检验 1. 刀口阴影法基本原理刀口阴影法基本原理 2021-6-2579 2021-6-2580 2021-6-2581 2021-6-2582 2021-6-2583 2021-6-2584 dd) , ,(),() , (vuvuvuhvuovui 2021-6-2585 vuvuvuhvuovuidd) , ,(),() , ( 2021-6-2586 ),() , ,(vvuuhvuvuh 2021-6-2587 vuvvuuhvuovuidd),(),() , ( 2021-6-2588 2021-6-2589 vuvuh vuh vuPSF dd),( ),(

13、),( vuvvuuPSFvuovuidd),(),() ,( 2021-6-2590 vuvvuuPSFvuovuidd),(),() ,( ),(),(),(srOTFsrOsrI vusvruvuPSFsrOTFdd)(j2exp),(),( 2021-6-2591 ( , )( , )expj( , )OTF r sMTF r sPTF r s 2021-6-2592 vuruvuPSFrOTFdd)j2exp(),()0 ,( 1 vvuPSFuLSFd ),()( 2021-6-2593 uuruLSFrOTFd)j2exp()()( )(jexp)()(rPTFrMTFrOTF

14、2021-6-2594 uuuouLSFuuuLSFuouid)()(d)()() ( 2021-6-2595 )2cos()( 0 urIIuo a 2021-6-2596 )(2cos)( 2sin)(2cos)( 2sind2sin)( 2cosd2cos)()( 0 0 0 rPTFrurMTFII rurHIrurHII ruuruuLSFI ururuuLSFIIui a saca a a uruuLSFrH uruuLSFrH rHrHrPTF rHrHrMTF s c c sc d)2sin()()( d)2cos()()( )(/ )(arctan)( )()()( s 22

15、 2021-6-2597 )( )( )( 0 rC rC rMTF i minmax minmax II II C 2021-6-2598 )(jexp)()(rPTFrMTFrOTF 2021-6-2599 2 ( , )( , )expj() d dASF u vCP x yuxvyx y R 2021-6-25100 2 ( , )exp j( , ) ( , ) 0 A x yW x y P x y 在光瞳内 在光瞳外 2021-6-25101 * ( , )( , )( , )PSF u vASF u v ASF u v * ( , )( , )exp 2j()d d ( , )(

16、,)d d G OTF r sPSF u vrusvu v cP x y P xx yy x y 2 ( , )( , )expj() d dASF u vCP x yuxvyx y R 2021-6-25102 / / x y fxR fyR y x x y G 光瞳 位移光瞳 光瞳位移的重叠区 O O x y 2021-6-25103 (,)d d = xy G G OTF ffcx y S 2021-6-25104 2sin2 () x OTF f c D f R x 2021-6-25105 2021-6-25106 2021-6-25107 2021-6-25108 2021-6-2

17、5109 )(2cos)()( 0 rPTFrurMTFIIui a 2021-6-25110 )()(2cos)()( d) () () ( 1110 111 rPTFrPTFrurMTFrMTFII uuuiusui a )( ),( 1 rPTFrMTF 2021-6-25111 )()()()( 1 rOPTrSrOrI )( 1 rI 2021-6-25112 ururruIuo)(52cos 5 1 )(32cos 3 1 2cos 4 1)( 0 )5( )(52cos)5( 4 5 1 )3()(32cos)3( 4 3 1 )(2cos)( 4 1) ( 0 rPTFurrM

18、TF rPTFurrMTF rPTFrurMTFIui 2021-6-25113 1-6 光学传递函数测试技术光学传递函数测试技术 2. 光学传递函数测试原理及方法光学传递函数测试原理及方法 )5( )(52cos)5( 4 5 1 )3()(32cos)3( 4 3 1 )(2cos)( 4 1)( 0 rPTFtrrMTF rPTFtrrMTF rPTFt rrMTFIti t t t Vtu rVrt 2021-6-25114 )(2cos)( 4 )( 0 rPTFt rrMTFIti t 2021-6-25115 2021-6-25116 cos 0 rr 2021-6-25117 2021-6-25118 2021-6-25119 2021