ИЗМЕРЕНИЕ ФУНКЦИЙ ПЕРЕДАЧИ МОДУЛЯЦИИ ОБЪЕКТИВОВ С ПОМОЩЬЮ МАТРИЧНЫХ ПЗС-ФОТОПРИЕМНИКОВ
ÓÄÊ 681.7.013.82; 681.7.014.3; 681.7.067.21
ÈÇÌÅÐÅÍÈÅ ÔÓÍÊÖÈÉ ÏÅÐÅÄÀ×È ÌÎÄÓËßÖÈÈ ÎÁÚÅÊÒÈÂÎÂ Ñ ÏÎÌÎÙÜÞ ÌÀÒÐÈ×ÍÛÕ ÏÇÑ-ÔÎÒÎÏÐÈÅÌÍÈÊÎÂ
© 2008 ã.
Â. Ñ. Íóæèí*, êàíä. òåõí. íàóê; À. Â. Íóæèí**, êàíä. òåõí. íàóê; Ñ. Â. Ñîëê*, êàíä. òåõí. íàóê
** ÍÈÈ êîìïëåêñíûõ èñïûòàíèé îïòèêî-ýëåêòðîííûõ ïðèáîðîâ è ñèñòåì, ã. Ñîñíîâûé Áîð, ** Ëåíèíãðàäñêàÿ îáëàñòü
** ÍÏÊ “Ãîñóäàðñòâåííûé îïòè÷åñêèé èíñòèòóò èì. Ñ.È. Âàâèëîâà”, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã ** E-mail: solk@sbor.net
Ðàññìàòðèâàþòñÿ âàðèàíòû èçìåðåíèÿ ôóíêöèé ïåðåäà÷è ìîäóëÿöèè îáúåêòèâîâ ñ ðåãèñòðàöèåé èçìåðèòåëüíîé èíôîðìàöèè íà ìàòðè÷íîì ÏÇÑ-ôîòîïðèåìíèêå. Ïðèâîäÿòñÿ ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èçìåðåíèé.
Êîäû OCIS: 120.0120, 100.2000.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 02.07.2007.
Îöåíêà êà÷åñòâà èçãîòîâëåíèÿ îáúåêòèâîâ, ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ ñîçäàíèÿ èçîáðàæåíèÿ óäàëåííûõ îáúåêòîâ, îáû÷íî ïðîâîäèòñÿ íà îïòè÷åñêîì ñòåíäå ñ êîëëèìàòîðîì.  ôîêàëüíîé ïëîñêîñòè îáúåêòèâà êîëëèìàòîðà óñòàíàâëèâàåòñÿ òåñò-îáúåêò. Èñïûòóåìûé îáúåêòèâ, óñòàíîâëåííûé â õîäå ïàðàëëåëüíûõ ëó÷åé, âûõîäÿùèõ èç êîëëèìàòîðà, ñòðîèò èçîáðàæåíèå òåñò-îáúåêòà â ñâîåé ôîêàëüíîé ïëîñêîñòè. Êà÷åñòâî ýòîãî èçîáðàæåíèÿ àíàëèçèðóþò ðàçëè÷íûìè ñïîñîáàìè.
Äëÿ èçìåðåíèÿ ôóíêöèè ïåðåäà÷è ìîäóëÿöèè (ÔÏÌ) ÷àñòî èñïîëüçóþò òåñò-îáúåêòû â âèäå óçêîé ñâåòÿùåéñÿ ëèíèè – ùåëè. Ðàñïðåäåëåíèå îñâåùåííîñòè â èçîáðàæåíèè ùåëè, ïðåäñòàâëÿþùåå ôóíêöèþ ðàññåÿíèÿ ëèíèè (ÔÐË), ðåãèñòðèðóþò èçâåñòíûì ñïîñîáîì, íàïðèìåð, ïóòåì ñêàíèðîâàíèÿ óçêîé ùåëüþ, çà êîòîðîé óñòàíîâëåí îäíîýëåìåíòíûé ôîòîïðèåìíèê. Ôóðüå-ïðåîáðàçîâàíèå îò ÔÐË ïîçâîëÿåò âû÷èñëèòü ÔÏÌ èñïûòóåìîãî îáúåêòèâà â çàäàííîé òî÷êå ïîëÿ çðåíèÿ è â çàäàííîé ïëîñêîñòè óñòàíîâêè ïðèåìíîé ùåëè [1]. Ïðè ýòîì â ðåçóëüòàòû âû÷èñëåíèÿ ÔÏÌ äîëæíà áûòü ââåäåíà ïîïðàâêà, îáóñëîâëåííàÿ øèðèíîé ïðèåìíîé ùåëè, óñòàíîâëåííîé â ôîêàëüíîé ïëîñêîñòè êîëëèìàòîðà, è øèðèíîé åå ãåîìåòðè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ.
Íåîáõîäèìîñòü èçãîòàâëèâàòü óçêèå ùåëè (2– 5 ìêì) è ðåãèñòðèðîâàòü ìàëûå ñâåòîâûå ñèãíàëû ïðè ñêàíèðîâàíèè èõ èçîáðàæåíèÿ âûçûâàåò òåõíîëîãè÷åñêèå òðóäíîñòè, èíîãäà ïðèâîäÿùèå ê óâåëè÷åíèþ ïîãðåøíîñòè îïðåäåëåíèÿ ÔÏÌ.
Êà÷åñòâî ñîâðåìåííûõ ÏÇÑ-ôîòîïðèåìíèêîâ ïîçâîëÿåò ñîçäàâàòü ðàçëè÷íûå îïòèêî-ýëåêòðîííûå èçìåðèòåëüíûå ñèñòåìû. Ñîïðÿæåíèå òèïîâîé ÏÇÑêàìåðû ñ ïåðñîíàëüíûì êîìïüþòåðîì îòêðûâàåò øèðîêèå âîçìîæíîñòè äëÿ îáðàáîòêè è àíàëèçà èçîáðàæåíèé öèôðîâûìè ìåòîäàìè. Ïîêàæåì, êàê
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 2, 2008
ðåøàåòñÿ çàäà÷à èçìåðåíèÿ ÔÏÌ îáúåêòèâîâ ñ èñïîëüçîâàíèåì ÏÇÑ-ôîòîïðèåìíèêà.
Ñíà÷àëà ðàññìîòðèì ñëó÷àé ñ òåñò-îáúåêòîì â âèäå óçêîé ñâåòÿùåéñÿ ëèíèè. Èñïûòóåìûé îáúåêòèâ ñòðîèò èçîáðàæåíèå ëèíèè â ïëîñêîñòè èçîáðàæåíèÿ.  ýòó ïëîñêîñòü ïîìåñòèì ìàòðè÷íûé ÏÇÑ-ôîòîïðèåìíèê. Äëÿ èçîáðàæåíèÿ, çàðåãèñòðèðîâàííîãî íà ìàòðè÷íîì ÏÇÑ-ôîòîïðèåìíèêå, ââåäåì ñëåäóþùèå îáîçíà÷åíèÿ: Uli – íîðìèðîâàííàÿ àìïëèòóäà ñèãíàëà îò èçîáðàæåíèÿ ëèíèè â i-ì ýëåìåíòå àíàëèçèðóåìîé ñòðîêè ìàòðèöû, xi – êîîðäèíàòà i-ãî ýëåìåíòà ñòðîêè ìàòðèöû, k – ÷èñëî ýëåìåíòîâ ñòðîêè ìàòðèöû, òîãäà xi = ia, ãäå i – íîìåð ýëåìåíòà ñòðîêè, a – ðàçìåð ýëåìåíòà âäîëü ñòðîêè.
Äàëåå äëÿ îïðåäåëåíèÿ ÔÏÌ ìîæíî èñïîëüçîâàòü ñëåäóþùèå ôîðìóëû äèñêðåòíîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ Ôóðüå:
kk
∑ cos (2πNxi )Uli
∑ sin (2πNxi )Uli
CN = i=0
k
, SN = i=0
k
, (1)
∑Uli
∑Uli
i=0 i=0
TN = CN2 + SN2 ,
(2)
ãäå N – ïðîñòðàíñòâåííàÿ ÷àñòîòà. Ïðîâåäÿ âû÷èñëåíèÿ ïî óêàçàííûì ôîðìóëàì
äëÿ ðàçíûõ çíà÷åíèé N, ïîëó÷èì ÔÏÌ ñèñòåìû îáúåêòèâ–ìàòðè÷íûé ôîòîïðèåìíèê–êîëëèìàòîð.
Íà ïðàêòèêå, êàê ïîêàçàíî âûøå, â ðåçóëüòàòû âû÷èñëåíèé ïî ôîðìóëàì (1), (2) ñëåäóåò ââîäèòü ïîïðàâêó, îáóñëîâëåííóþ øèðèíîé èçîáðàæåíèÿ ùåëè, ÿâëÿþùåéñÿ òåñò-îáúåêòîì, à òàêæå èñêëþ÷àòü âëèÿíèå íà ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé êîíå÷íûõ ðàçìåðîâ ýëåìåíòîâ ÏÇÑ-ñòðóêòóðû. Ïîñëåäíåå óñëîâèå ìîæåò áûòü îáåñïå÷åíî ïðèìåíåíèåì ìèê-
55
ðîñêîïà äëÿ ïåðåíîñà ñ çàäàííûì óâåëè÷åíèåì èçîáðàæåíèÿ òåñò-îáúåêòà èç ôîêàëüíé ïëîñêîñòè èñïûòóåìîãî îáúåêòèâà â ïëîñêîñòü ÏÇÑ-ïðèåìíèêà.
Äëÿ èçìåðåíèé ñëåäóåò èñïîëüçîâàòü ÏÇÑ-êàìåðó ñ îòêëþ÷åííîé ãàììà-êîððåêöèåé è âîçìîæíîñòüþ îòêëþ÷åíèÿ àâòîìàòè÷åñêèõ ðåãóëèðîâîê óñèëåíèÿ è âðåìåíè íàêîïëåíèÿ çàðÿäà äëÿ óìåíüøåíèÿ âëèÿíèÿ ñîáñòâåííûõ øóìîâ ìàòðèöû íà ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé.
 äàííîé ðàáîòå ïðè èçìåðåíèÿõ èñïîëüçîâàëñÿ òåñò-îáúåêò â âèäå ïîëóïëîñêîñòè (“ðåçêèé êðàé”). Èçîáðàæåíèå ïîëóïëîñêîñòè äåëèò ìàòðèöó íà äâå ïðèìåðíî ðàâíûå ïî ïëîùàäè îáëàñòè – òåìíóþ è ñâåòëóþ – ñ ïåðåõîäíîé çîíîé ìåæäó íèìè, íàçûâàåìîé ôóíêöèåé ðàññåÿíèÿ êðàÿ (ÔÐÊ).  ýòîì ñëó÷àå íàèëó÷øèì îáðàçîì èñïîëüçóåòñÿ äîïóñòèìûé äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí ìàòðèöû. Ïîëó÷åííîå ðàñïðåäåëåíèå îñâåùåííîñòè â ïåðåõîäíîé çîíå ïîäëåæèò ÷èñëåííîìó äèôôåðåíöèðîâàíèþ.  ðåçóëüòàòå äèôôåðåíöèðîâàíèÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ ïåðåõîä îò ÔÐÊ ê ÔÐË [2]. Äàëåå äëÿ âû÷èñëåíèÿ ÔÏÌ ïî ÔÐË èñïîëüçóåòñÿ ïðåîáðàçîâàíèå Ôóðüå ïî ôîðìóëàì (1) è (2).
Øóìû ìàòðèöû ñóùåñòâåííî âëèÿþò íà ðåçóëüòàòû äèôôåðåíöèðîâàíèÿ è òðåáóþò ñïåöèàëüíûõ ìåð äëÿ èõ ïîäàâëåíèÿ. Äëÿ óñðåäíåíèÿ øóìîâ â íàñòîÿùåé ðàáîòå èñïîëüçîâàëèñü óñðåäíåíèå ñèãíàëà ïî ðÿäó êàäðîâ, à â ïðåäåëàõ êàäðà – ïî ðÿäó ñòðîê, âûáðàííûõ äëÿ îáðàáîòêè, è çàòåì – öèôðîâîå ñãëàæèâàíèå ñèãíàëîâ â ñîñåäíèõ ýëåìåíòàõ ìàòðèöû.
 êà÷åñòâå èñïûòóåìîãî îáúåêòèâà èñïîëüçîâàëñÿ ôîòîîáúåêòèâ “Ãåëèîñ-44” ïðè îòíîñèòåëüíîì îòâåðñòèè 1:5,6. Èçìåðåíèÿ ÔÏÌ ïðîâîäèëèñü â ïðÿìîì è îáðàòíîì õîäå ëó÷åé íà óñòàíîâêå ñ êîëëèìàòîðîì (fk = 1880 ìì), îñíàùåííîé êàìåðîé VBS-521 c ÏÇÑ-ìàòðèöåé ICX055BL-A (SONY). Çàïèñü èçîáðàæåíèé äëÿ ïîñëåäóþùåé îáðàáîòêè ïðîõîäèëà â ðåæèìå ðàáîòû êàìåðû ñ óñðåäíåíèåì ñèãíàëîâ ïî 10 êàäðàì.  êà÷åñòâå îñâåòèòåëÿ òåñò-îáúåêòà èñïîëüçîâàëñÿ øàðîâîé îñâåòèòåëü ñ øåñòüþ ñâåòîäèîäàìè, èçëó÷àþùèìè â êðàñíîé îáëàñòè ñïåêòðà.
Ñõåìà èçìåðåíèé â ïðÿìîì õîäå ëó÷åé ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 1à. Òåñò-îáúåêò 1 â âèäå ïîëóïëîñêîñòè óñòàíàâëèâàëñÿ â ôîêàëüíîé ïëîñêîñòè îáúåêòèâà êîëëèìàòîðà 3. Èñïûòóåìûé îáúåêòèâ 4 ñòðîèë èçîáðàæåíèå òåñò-îáúåêòà â ñâîåé çàäíåé ôîêàëüíîé ïëîñêîñòè 5. ×åðåç ìèêðîîáúåêòèâ 6 èçîáðàæåíèå ñ óâåëè÷åíèåì 32× ïåðåíîñèëîñü â ïëîñêîñòü ôîòî÷óâñòâèòåëüíîé ïëîùàäêè ìàòðèöû ÏÇÑ 7. Èñïîëüçîâàíèå ìèêðîîáúåêòèâà îáóñëîâëåíî òåì, ÷òî ðàñïðåäåëåíèå îñâåùåííîñòè, îïèñûâàåìîå ÔÐÊ, çàíèìàåò îïðåäåëåííîå ÷èñëî ýëåìåíòîâ íà ìàòðèöå, ïðè êîòîðîì äîïóñòèìî ÷èñëåííîå äèôôåðåíöèðîâàíèå è èíòåãðèðîâàíèå ñèãíàëîâ, à óñðåäíåíèå ñèãíàëîâ â ïðåäåëàõ ðàçìåðà ýëåìåíòà ÏÇÑ-ñòðóêòóðû íå èñêàæàåò ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé.
56
21
(à)
3 4
(á) 3
21 4
56 7
7
Ðèñ. 1. Ïðèíöèïèàëüàíûå îïòè÷åñêèå ñõåìû èçìåðåíèÿ ÔÏÌ îáúåêòèâîâ â ïðÿìîì (à) è îáðàòíîì (á) õîäå ëó÷åé. 1 – òåñò-îáúåêò – ïîëóïëîñëîêñòü, 2 – øàðîâîé îñâåòèòåëü òåñò-îáúåêòà, 3 – îáúåêòèâ êîëëèìàòîðà, 4 – èñïûòóåìûé îáúåêòèâ, 5 – èçîáðàæåíèå òåñò-îáúåêòà â çàäíåé ôîêàëüíîé ïëîñêîñòè èñïûòóåìîãî îáúåêòèâà, 6 – ìèêðîîáúåêòèâ, 7 – ÏÇÑ-êàìåðà, ñòîëáöû ÏÇÑ-ìàòðèöû îðèåíòèðîâàíû âäîëü ãðàíèöû èçîáðàæåíèÿ òåìíîãî è ñâåòëîãî ó÷àñòêîâ òåñò-îáúåêòà.
Ñõåìà èçìåðåíèé â îáðàòîì õîäå ëó÷åé ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 1á.  ýòîì ñëó÷àå òåñò-îáúåêò óñòàíàâëèâàëñÿ â ôîêàëüíîé ïëîñêîñòè èñïûòóåìîãî îáúåêòèâà, à îáúåêòèâ êîëëèìàòîðà ñòðîèë èçîáðàæåíèå òåñò-îáúåêòà íåïîñðåäñòâåííî íà ôîòî÷óâñòâèòåëüíîé ïëîùàäêå ìàòðèöû ÏÇÑ. Ïîëîæèòåëüíîé îñîáåííîñòüþ èçìåðåíèé â îáðàòíîì õîäå ëó÷åé ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî èçîáðàæåíèå òåñò-îáúåêòà ïîëó÷àåòñÿ íà ìàòðèöå ñ óâåëè÷åíèåì, ïðîïîðöèîíàëüíûì îòíîøåíèþ ôîêóñíîãî ðàññòîÿíèÿ êîëëèìàòîðà ê ôîêóñíîìó ðàññòîÿíèþ èñïûòóåìîãî îáúåêòèâà, è íå òðåáóåò ïðèìåíåíèÿ äîïîëíèòåëüíîãî ìèêðîîáúåêòèâà, êîòîðûé äîëæåí óäîâëåòâîðÿòü îïðåäåëåííûì òðåáîâàíèÿì ïî àïåðòóðå, ðàáî÷åìó óâåëè÷åíèþ è êà÷åñòâó èçîáðàæåíèÿ.
Îáðàáîòêà èçîáðàæåíèé âûïîëíÿëàñü â ñðåäå Mathcad ïî ðàçðàáîòàííîé àâòîðàìè ïðîãðàììå. Ìàòåðèàëû, èëëþñòðèðóþùèå ýòàïû îáðàáîòêè èçîáðàæåíèÿ ïîëóïëîñêîñòè, ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 2.
Îêîí÷àòåëüíûå ðåçóëüòàòû îáðàáîòêè èçîáðàæåíèé ÔÐÊ, ïîëó÷åííûõ ïðè èçìåðåíèÿõ â ïðÿìîì è îáðàòíîì õîäå ëó÷åé, ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 3. Íà ýòîì æå ðèñóíêå ïðèâåäåíà ÔÏÌ îáúåêòèâà, ðàññ÷èòàííàÿ â ïðîãðàììíîì êîìïëåêñå “ÎÏÀË”. Ðàñ÷åò âûïîëíÿëñÿ äëÿ ñïåêòðàëüíîãî èíòåðâàëà, â êîòîðîì ïðîâîäèëèñü èçìåðåíèÿ.
Äëÿ îöåíêè ïîãðåøíîñòè èçìåðåíèé, îáóñëîâëåííîé øóìàìè ìàòðèöû, áûëè âûïîëíåíû èçìåðåíèÿ äëÿ 10 ðàçëè÷íûõ ðåàëèçàöèé èçîáðàæåíèÿ, ïî êîòîðîìó âû÷èñëÿëàñü ÔÏÌ. Ðàçëè÷èÿ â êîýôôèöèåíòå ïåðåäà÷è êîíòðàñòà íà âñåì èíòåðâàëå ïðîñòðàíñòâåííûõ ÷àñòîò íå ïðåâûñèëè 0,01 åäèíèöû êîýôôèöèåíòà ïåðåäà÷è ìîäóëÿöèè (ÊÏÌ).
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 2, 2008
ÊÏÌ, îòí. åä.
Ñèãíàë, óñë. åä.
200 (à)
100
1
1 2
0,5 3
0 150 100
200 Íîìåð ýëåìåíòà â ñòðîêå
400
(á)
50
0 0 40 80 120 Ïðîñòðàíñòâåííàÿ ÷àñòîòà, ëèí/ìì
Ðèñ. 3. ÔÏÌ îáúåêòèâà “Ãåëèîñ 44” ïðè îòíîñèòåëüíîì îòâåðñòèè 1:5,6 â ñïåêòðàëüíîì äèàïàçîíå 0,62–0,76 ìêì â öåíòðå ïîëÿ çðåíèÿ. 1 – “ïðÿìîé” õîä ëó÷åé, 2 – “îáðàòíûé” õîä ëó÷åé, 3 – ðàñ÷åò ïî ïðîãðàììå “ÎÏÀË”.
Ñèãíàë, óñë. åä.
0 100 200 Íîìåð ýëåìåíòà â ñòðîêå
0,8 (â)
Èíòåíñèâíîñòü, îòí. åä.
0,4
0
0
0,02 0,04
0,06 0,08
Øèðèíà ÔÐË, ìì
Ðèñ. 2. Ýòàïû îáðàáîòêè èçîáðàæåíèÿ ïîëóïëîñêîñòè. à – ðàñïðåäåëåíèå ñèãíàëà âäîëü ýëåìåíòîâ îäíîé ñòðîêè â èçîáðàæåíèè ïîëóïëîñêîñòè, á – ðàñïðåäåëåíèå ñèãíàëà âäîëü ýëåìåíòîâ îäíîé ñòðîêè â èçîáðàæåíèè ïîëóïëîñêîñòè, óñðåäíåííîå ïî 100 ñòðîêàì ñ äîïîëíèòåëüíûì ïðîãðàììíûì ñãëàæèâàíèåì; â – ÔÐË, ïîëó÷åííàÿ êàê ðåçóëüòàò äèôôåðåíöèðîâàíèÿ óñðåäíåííîãî è ñãëàæåííîãî ðàñïðåäåëåíèé ñèãíàëà âäîëü ñòðîêè.
Ñèñòåìàòè÷åñêàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ïîãðåøíîñòè â ñëó÷àå îáðàòíîãî õîäà ëó÷åé çàâèñèò îò òî÷íîñòè îïðåäåëåíèÿ óâåëè÷åíèÿ ñèñòåìû êîëëèìàòîð–èñïûòóåìûé îáúåêòèâ, â ñëó÷àå ïðÿìîãî õîäà ëó÷åé – îò óâåëè÷åíèÿ ìèêðîîáúåêòèâà. Êðîìå òîãî, îíà çàâèñèò îò íåðàâíîìåðíîñòè îñâåùåííîñòè òåñòîáúåêòà, ïîãðåøíîñòè äèñêðåòèçàöèè ðàñïðåäåëå-
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 2, 2008
íèÿ îñâåùåííîñòè ïðè ðåãèñòðàöèè íà ìàòðèöå ÏÇÑ è (ïðè íàëè÷èè àâòîìàòè÷åñêèõ ðåãóëèðîâîê) îò óñòàíîâëåííîãî ðåæèìà ðàáîòû ÏÇÑ-êàìåðû. Ïðèìåíèòåëüíî ê âûïîëíåííîìó ýêñïåðèìåíòó ñðàâíåíèå ÔÏÌ, ïîëó÷åííûõ ýêñïåðèìåíòàëüíî, ñ ÔÏÌ ïî îïòè÷åñêîìó ðàñ÷åòó èñïûòóåìîãî îáúåêòèâà ïîêàçûâàåò, ÷òî îáùàÿ ïîãðåøíîñòü ñîñòàâëÿåò íå áîëåå 0,05 åäèíèöû ÊÏÌ áåç ó÷åòà êîíñòðóêòîðñêî-òåõíîëîãè÷åñêèõ ïîãðåøíîñòåé èñïûòóåìîãî îáúåêòèâà. Óêàçàííàÿ ïîãðåøíîñòü ÿâëÿåòñÿ âïîëíå ïðèåìëåìîé äëÿ ðåøåíèÿ áîëüøèíñòâà ïðàêòè÷åñêèõ çàäà÷ ïî èçìåðåíèþ ÔÏÌ ðàçëè÷íûõ îáúåêòèâîâ.
Ïðåäëîæåííûé ìåòîä îïðåäåëåíèÿ ÔÏÌ îáúåêòèâîâ â îáðàòíîì õîäå ëó÷åé ñ èñïîëüçîâàíèåì òåñòîáúåêòà â âèäå ïîëóïëîñêîñòè ìîæåò áûòü ðåêîìåíäîâàí äëÿ èñïûòàíèÿ îáúåêòèâîâ è îïòè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ, ðàáîòàþùèõ â ÈÊ äèàïàçîíå ñïåêòðà. Òàê, ïðè èñïîëüçîâàíèè ìàòðè÷íîãî ôîòîïðèåìíèêà, ÷óâñòâèòåëüíîãî â ÈÊ äèàïàçîíå, è îïòè÷åñêîé ñêàìüè ñ çåðêàëüíûì êîëëèìàòîðîì, îïèñàííûì â ðàáîòå [3], ìîæíî îáåñïå÷èòü óäîâëåòâîðèòåëüíóþ òî÷íîñòü èçìåðåíèé è ñóùåñòâåííî ïîâûñèòü ïðîèçâîäèòåëüíîñòü òðóäà â èñïûòàòåëüíûõ ëàáîðàòîðèÿõ.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
11. Øóëüìàí Ì.ß. Àâòîìàòè÷åñêàÿ ôîêóñèðîâêà îïòè÷åñêèõ ñèñòåì. Ë.: Ìàøèíîñòðîåíèå. Ëåíèíãð. îòä., 1990. 224 ñ.
12. Ïðîåêòèðîâàíèå îïòè÷åñêèõ ñèñòåì. Ïåð. ñ àíãë. / Ïîä ðåä. Øåííîíà Ð., Âàéàíòà Äæ. Ì.: Ìèð, 1983. 412 ñ.
13. Âàñèëüåâà Ë.Â., Ëåáåäåâ Î.À., Íóæèí Â.Ñ., Ñîëê Ñ.Â. Ïðîåêòèðîâàíèå è èçãîòîâëåíèå ëèíçîâûõ îáúåêòèâîâ äëÿ ðàáîòû â èôðàêðàñíîé îáëàñòè ñïåêòðà // Îïòè÷åñêèé æóðíàë. 2003. Ò. 70. ¹ 4. Ñ. 72–75.
57
ÈÇÌÅÐÅÍÈÅ ÔÓÍÊÖÈÉ ÏÅÐÅÄÀ×È ÌÎÄÓËßÖÈÈ ÎÁÚÅÊÒÈÂÎÂ Ñ ÏÎÌÎÙÜÞ ÌÀÒÐÈ×ÍÛÕ ÏÇÑ-ÔÎÒÎÏÐÈÅÌÍÈÊÎÂ
© 2008 ã.
Â. Ñ. Íóæèí*, êàíä. òåõí. íàóê; À. Â. Íóæèí**, êàíä. òåõí. íàóê; Ñ. Â. Ñîëê*, êàíä. òåõí. íàóê
** ÍÈÈ êîìïëåêñíûõ èñïûòàíèé îïòèêî-ýëåêòðîííûõ ïðèáîðîâ è ñèñòåì, ã. Ñîñíîâûé Áîð, ** Ëåíèíãðàäñêàÿ îáëàñòü
** ÍÏÊ “Ãîñóäàðñòâåííûé îïòè÷åñêèé èíñòèòóò èì. Ñ.È. Âàâèëîâà”, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã ** E-mail: solk@sbor.net
Ðàññìàòðèâàþòñÿ âàðèàíòû èçìåðåíèÿ ôóíêöèé ïåðåäà÷è ìîäóëÿöèè îáúåêòèâîâ ñ ðåãèñòðàöèåé èçìåðèòåëüíîé èíôîðìàöèè íà ìàòðè÷íîì ÏÇÑ-ôîòîïðèåìíèêå. Ïðèâîäÿòñÿ ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èçìåðåíèé.
Êîäû OCIS: 120.0120, 100.2000.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 02.07.2007.
Îöåíêà êà÷åñòâà èçãîòîâëåíèÿ îáúåêòèâîâ, ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ ñîçäàíèÿ èçîáðàæåíèÿ óäàëåííûõ îáúåêòîâ, îáû÷íî ïðîâîäèòñÿ íà îïòè÷åñêîì ñòåíäå ñ êîëëèìàòîðîì.  ôîêàëüíîé ïëîñêîñòè îáúåêòèâà êîëëèìàòîðà óñòàíàâëèâàåòñÿ òåñò-îáúåêò. Èñïûòóåìûé îáúåêòèâ, óñòàíîâëåííûé â õîäå ïàðàëëåëüíûõ ëó÷åé, âûõîäÿùèõ èç êîëëèìàòîðà, ñòðîèò èçîáðàæåíèå òåñò-îáúåêòà â ñâîåé ôîêàëüíîé ïëîñêîñòè. Êà÷åñòâî ýòîãî èçîáðàæåíèÿ àíàëèçèðóþò ðàçëè÷íûìè ñïîñîáàìè.
Äëÿ èçìåðåíèÿ ôóíêöèè ïåðåäà÷è ìîäóëÿöèè (ÔÏÌ) ÷àñòî èñïîëüçóþò òåñò-îáúåêòû â âèäå óçêîé ñâåòÿùåéñÿ ëèíèè – ùåëè. Ðàñïðåäåëåíèå îñâåùåííîñòè â èçîáðàæåíèè ùåëè, ïðåäñòàâëÿþùåå ôóíêöèþ ðàññåÿíèÿ ëèíèè (ÔÐË), ðåãèñòðèðóþò èçâåñòíûì ñïîñîáîì, íàïðèìåð, ïóòåì ñêàíèðîâàíèÿ óçêîé ùåëüþ, çà êîòîðîé óñòàíîâëåí îäíîýëåìåíòíûé ôîòîïðèåìíèê. Ôóðüå-ïðåîáðàçîâàíèå îò ÔÐË ïîçâîëÿåò âû÷èñëèòü ÔÏÌ èñïûòóåìîãî îáúåêòèâà â çàäàííîé òî÷êå ïîëÿ çðåíèÿ è â çàäàííîé ïëîñêîñòè óñòàíîâêè ïðèåìíîé ùåëè [1]. Ïðè ýòîì â ðåçóëüòàòû âû÷èñëåíèÿ ÔÏÌ äîëæíà áûòü ââåäåíà ïîïðàâêà, îáóñëîâëåííàÿ øèðèíîé ïðèåìíîé ùåëè, óñòàíîâëåííîé â ôîêàëüíîé ïëîñêîñòè êîëëèìàòîðà, è øèðèíîé åå ãåîìåòðè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ.
Íåîáõîäèìîñòü èçãîòàâëèâàòü óçêèå ùåëè (2– 5 ìêì) è ðåãèñòðèðîâàòü ìàëûå ñâåòîâûå ñèãíàëû ïðè ñêàíèðîâàíèè èõ èçîáðàæåíèÿ âûçûâàåò òåõíîëîãè÷åñêèå òðóäíîñòè, èíîãäà ïðèâîäÿùèå ê óâåëè÷åíèþ ïîãðåøíîñòè îïðåäåëåíèÿ ÔÏÌ.
Êà÷åñòâî ñîâðåìåííûõ ÏÇÑ-ôîòîïðèåìíèêîâ ïîçâîëÿåò ñîçäàâàòü ðàçëè÷íûå îïòèêî-ýëåêòðîííûå èçìåðèòåëüíûå ñèñòåìû. Ñîïðÿæåíèå òèïîâîé ÏÇÑêàìåðû ñ ïåðñîíàëüíûì êîìïüþòåðîì îòêðûâàåò øèðîêèå âîçìîæíîñòè äëÿ îáðàáîòêè è àíàëèçà èçîáðàæåíèé öèôðîâûìè ìåòîäàìè. Ïîêàæåì, êàê
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 2, 2008
ðåøàåòñÿ çàäà÷à èçìåðåíèÿ ÔÏÌ îáúåêòèâîâ ñ èñïîëüçîâàíèåì ÏÇÑ-ôîòîïðèåìíèêà.
Ñíà÷àëà ðàññìîòðèì ñëó÷àé ñ òåñò-îáúåêòîì â âèäå óçêîé ñâåòÿùåéñÿ ëèíèè. Èñïûòóåìûé îáúåêòèâ ñòðîèò èçîáðàæåíèå ëèíèè â ïëîñêîñòè èçîáðàæåíèÿ.  ýòó ïëîñêîñòü ïîìåñòèì ìàòðè÷íûé ÏÇÑ-ôîòîïðèåìíèê. Äëÿ èçîáðàæåíèÿ, çàðåãèñòðèðîâàííîãî íà ìàòðè÷íîì ÏÇÑ-ôîòîïðèåìíèêå, ââåäåì ñëåäóþùèå îáîçíà÷åíèÿ: Uli – íîðìèðîâàííàÿ àìïëèòóäà ñèãíàëà îò èçîáðàæåíèÿ ëèíèè â i-ì ýëåìåíòå àíàëèçèðóåìîé ñòðîêè ìàòðèöû, xi – êîîðäèíàòà i-ãî ýëåìåíòà ñòðîêè ìàòðèöû, k – ÷èñëî ýëåìåíòîâ ñòðîêè ìàòðèöû, òîãäà xi = ia, ãäå i – íîìåð ýëåìåíòà ñòðîêè, a – ðàçìåð ýëåìåíòà âäîëü ñòðîêè.
Äàëåå äëÿ îïðåäåëåíèÿ ÔÏÌ ìîæíî èñïîëüçîâàòü ñëåäóþùèå ôîðìóëû äèñêðåòíîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ Ôóðüå:
kk
∑ cos (2πNxi )Uli
∑ sin (2πNxi )Uli
CN = i=0
k
, SN = i=0
k
, (1)
∑Uli
∑Uli
i=0 i=0
TN = CN2 + SN2 ,
(2)
ãäå N – ïðîñòðàíñòâåííàÿ ÷àñòîòà. Ïðîâåäÿ âû÷èñëåíèÿ ïî óêàçàííûì ôîðìóëàì
äëÿ ðàçíûõ çíà÷åíèé N, ïîëó÷èì ÔÏÌ ñèñòåìû îáúåêòèâ–ìàòðè÷íûé ôîòîïðèåìíèê–êîëëèìàòîð.
Íà ïðàêòèêå, êàê ïîêàçàíî âûøå, â ðåçóëüòàòû âû÷èñëåíèé ïî ôîðìóëàì (1), (2) ñëåäóåò ââîäèòü ïîïðàâêó, îáóñëîâëåííóþ øèðèíîé èçîáðàæåíèÿ ùåëè, ÿâëÿþùåéñÿ òåñò-îáúåêòîì, à òàêæå èñêëþ÷àòü âëèÿíèå íà ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé êîíå÷íûõ ðàçìåðîâ ýëåìåíòîâ ÏÇÑ-ñòðóêòóðû. Ïîñëåäíåå óñëîâèå ìîæåò áûòü îáåñïå÷åíî ïðèìåíåíèåì ìèê-
55
ðîñêîïà äëÿ ïåðåíîñà ñ çàäàííûì óâåëè÷åíèåì èçîáðàæåíèÿ òåñò-îáúåêòà èç ôîêàëüíé ïëîñêîñòè èñïûòóåìîãî îáúåêòèâà â ïëîñêîñòü ÏÇÑ-ïðèåìíèêà.
Äëÿ èçìåðåíèé ñëåäóåò èñïîëüçîâàòü ÏÇÑ-êàìåðó ñ îòêëþ÷åííîé ãàììà-êîððåêöèåé è âîçìîæíîñòüþ îòêëþ÷åíèÿ àâòîìàòè÷åñêèõ ðåãóëèðîâîê óñèëåíèÿ è âðåìåíè íàêîïëåíèÿ çàðÿäà äëÿ óìåíüøåíèÿ âëèÿíèÿ ñîáñòâåííûõ øóìîâ ìàòðèöû íà ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé.
 äàííîé ðàáîòå ïðè èçìåðåíèÿõ èñïîëüçîâàëñÿ òåñò-îáúåêò â âèäå ïîëóïëîñêîñòè (“ðåçêèé êðàé”). Èçîáðàæåíèå ïîëóïëîñêîñòè äåëèò ìàòðèöó íà äâå ïðèìåðíî ðàâíûå ïî ïëîùàäè îáëàñòè – òåìíóþ è ñâåòëóþ – ñ ïåðåõîäíîé çîíîé ìåæäó íèìè, íàçûâàåìîé ôóíêöèåé ðàññåÿíèÿ êðàÿ (ÔÐÊ).  ýòîì ñëó÷àå íàèëó÷øèì îáðàçîì èñïîëüçóåòñÿ äîïóñòèìûé äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí ìàòðèöû. Ïîëó÷åííîå ðàñïðåäåëåíèå îñâåùåííîñòè â ïåðåõîäíîé çîíå ïîäëåæèò ÷èñëåííîìó äèôôåðåíöèðîâàíèþ.  ðåçóëüòàòå äèôôåðåíöèðîâàíèÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ ïåðåõîä îò ÔÐÊ ê ÔÐË [2]. Äàëåå äëÿ âû÷èñëåíèÿ ÔÏÌ ïî ÔÐË èñïîëüçóåòñÿ ïðåîáðàçîâàíèå Ôóðüå ïî ôîðìóëàì (1) è (2).
Øóìû ìàòðèöû ñóùåñòâåííî âëèÿþò íà ðåçóëüòàòû äèôôåðåíöèðîâàíèÿ è òðåáóþò ñïåöèàëüíûõ ìåð äëÿ èõ ïîäàâëåíèÿ. Äëÿ óñðåäíåíèÿ øóìîâ â íàñòîÿùåé ðàáîòå èñïîëüçîâàëèñü óñðåäíåíèå ñèãíàëà ïî ðÿäó êàäðîâ, à â ïðåäåëàõ êàäðà – ïî ðÿäó ñòðîê, âûáðàííûõ äëÿ îáðàáîòêè, è çàòåì – öèôðîâîå ñãëàæèâàíèå ñèãíàëîâ â ñîñåäíèõ ýëåìåíòàõ ìàòðèöû.
 êà÷åñòâå èñïûòóåìîãî îáúåêòèâà èñïîëüçîâàëñÿ ôîòîîáúåêòèâ “Ãåëèîñ-44” ïðè îòíîñèòåëüíîì îòâåðñòèè 1:5,6. Èçìåðåíèÿ ÔÏÌ ïðîâîäèëèñü â ïðÿìîì è îáðàòíîì õîäå ëó÷åé íà óñòàíîâêå ñ êîëëèìàòîðîì (fk = 1880 ìì), îñíàùåííîé êàìåðîé VBS-521 c ÏÇÑ-ìàòðèöåé ICX055BL-A (SONY). Çàïèñü èçîáðàæåíèé äëÿ ïîñëåäóþùåé îáðàáîòêè ïðîõîäèëà â ðåæèìå ðàáîòû êàìåðû ñ óñðåäíåíèåì ñèãíàëîâ ïî 10 êàäðàì.  êà÷åñòâå îñâåòèòåëÿ òåñò-îáúåêòà èñïîëüçîâàëñÿ øàðîâîé îñâåòèòåëü ñ øåñòüþ ñâåòîäèîäàìè, èçëó÷àþùèìè â êðàñíîé îáëàñòè ñïåêòðà.
Ñõåìà èçìåðåíèé â ïðÿìîì õîäå ëó÷åé ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 1à. Òåñò-îáúåêò 1 â âèäå ïîëóïëîñêîñòè óñòàíàâëèâàëñÿ â ôîêàëüíîé ïëîñêîñòè îáúåêòèâà êîëëèìàòîðà 3. Èñïûòóåìûé îáúåêòèâ 4 ñòðîèë èçîáðàæåíèå òåñò-îáúåêòà â ñâîåé çàäíåé ôîêàëüíîé ïëîñêîñòè 5. ×åðåç ìèêðîîáúåêòèâ 6 èçîáðàæåíèå ñ óâåëè÷åíèåì 32× ïåðåíîñèëîñü â ïëîñêîñòü ôîòî÷óâñòâèòåëüíîé ïëîùàäêè ìàòðèöû ÏÇÑ 7. Èñïîëüçîâàíèå ìèêðîîáúåêòèâà îáóñëîâëåíî òåì, ÷òî ðàñïðåäåëåíèå îñâåùåííîñòè, îïèñûâàåìîå ÔÐÊ, çàíèìàåò îïðåäåëåííîå ÷èñëî ýëåìåíòîâ íà ìàòðèöå, ïðè êîòîðîì äîïóñòèìî ÷èñëåííîå äèôôåðåíöèðîâàíèå è èíòåãðèðîâàíèå ñèãíàëîâ, à óñðåäíåíèå ñèãíàëîâ â ïðåäåëàõ ðàçìåðà ýëåìåíòà ÏÇÑ-ñòðóêòóðû íå èñêàæàåò ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé.
56
21
(à)
3 4
(á) 3
21 4
56 7
7
Ðèñ. 1. Ïðèíöèïèàëüàíûå îïòè÷åñêèå ñõåìû èçìåðåíèÿ ÔÏÌ îáúåêòèâîâ â ïðÿìîì (à) è îáðàòíîì (á) õîäå ëó÷åé. 1 – òåñò-îáúåêò – ïîëóïëîñëîêñòü, 2 – øàðîâîé îñâåòèòåëü òåñò-îáúåêòà, 3 – îáúåêòèâ êîëëèìàòîðà, 4 – èñïûòóåìûé îáúåêòèâ, 5 – èçîáðàæåíèå òåñò-îáúåêòà â çàäíåé ôîêàëüíîé ïëîñêîñòè èñïûòóåìîãî îáúåêòèâà, 6 – ìèêðîîáúåêòèâ, 7 – ÏÇÑ-êàìåðà, ñòîëáöû ÏÇÑ-ìàòðèöû îðèåíòèðîâàíû âäîëü ãðàíèöû èçîáðàæåíèÿ òåìíîãî è ñâåòëîãî ó÷àñòêîâ òåñò-îáúåêòà.
Ñõåìà èçìåðåíèé â îáðàòîì õîäå ëó÷åé ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 1á.  ýòîì ñëó÷àå òåñò-îáúåêò óñòàíàâëèâàëñÿ â ôîêàëüíîé ïëîñêîñòè èñïûòóåìîãî îáúåêòèâà, à îáúåêòèâ êîëëèìàòîðà ñòðîèë èçîáðàæåíèå òåñò-îáúåêòà íåïîñðåäñòâåííî íà ôîòî÷óâñòâèòåëüíîé ïëîùàäêå ìàòðèöû ÏÇÑ. Ïîëîæèòåëüíîé îñîáåííîñòüþ èçìåðåíèé â îáðàòíîì õîäå ëó÷åé ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî èçîáðàæåíèå òåñò-îáúåêòà ïîëó÷àåòñÿ íà ìàòðèöå ñ óâåëè÷åíèåì, ïðîïîðöèîíàëüíûì îòíîøåíèþ ôîêóñíîãî ðàññòîÿíèÿ êîëëèìàòîðà ê ôîêóñíîìó ðàññòîÿíèþ èñïûòóåìîãî îáúåêòèâà, è íå òðåáóåò ïðèìåíåíèÿ äîïîëíèòåëüíîãî ìèêðîîáúåêòèâà, êîòîðûé äîëæåí óäîâëåòâîðÿòü îïðåäåëåííûì òðåáîâàíèÿì ïî àïåðòóðå, ðàáî÷åìó óâåëè÷åíèþ è êà÷åñòâó èçîáðàæåíèÿ.
Îáðàáîòêà èçîáðàæåíèé âûïîëíÿëàñü â ñðåäå Mathcad ïî ðàçðàáîòàííîé àâòîðàìè ïðîãðàììå. Ìàòåðèàëû, èëëþñòðèðóþùèå ýòàïû îáðàáîòêè èçîáðàæåíèÿ ïîëóïëîñêîñòè, ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 2.
Îêîí÷àòåëüíûå ðåçóëüòàòû îáðàáîòêè èçîáðàæåíèé ÔÐÊ, ïîëó÷åííûõ ïðè èçìåðåíèÿõ â ïðÿìîì è îáðàòíîì õîäå ëó÷åé, ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 3. Íà ýòîì æå ðèñóíêå ïðèâåäåíà ÔÏÌ îáúåêòèâà, ðàññ÷èòàííàÿ â ïðîãðàììíîì êîìïëåêñå “ÎÏÀË”. Ðàñ÷åò âûïîëíÿëñÿ äëÿ ñïåêòðàëüíîãî èíòåðâàëà, â êîòîðîì ïðîâîäèëèñü èçìåðåíèÿ.
Äëÿ îöåíêè ïîãðåøíîñòè èçìåðåíèé, îáóñëîâëåííîé øóìàìè ìàòðèöû, áûëè âûïîëíåíû èçìåðåíèÿ äëÿ 10 ðàçëè÷íûõ ðåàëèçàöèé èçîáðàæåíèÿ, ïî êîòîðîìó âû÷èñëÿëàñü ÔÏÌ. Ðàçëè÷èÿ â êîýôôèöèåíòå ïåðåäà÷è êîíòðàñòà íà âñåì èíòåðâàëå ïðîñòðàíñòâåííûõ ÷àñòîò íå ïðåâûñèëè 0,01 åäèíèöû êîýôôèöèåíòà ïåðåäà÷è ìîäóëÿöèè (ÊÏÌ).
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 2, 2008
ÊÏÌ, îòí. åä.
Ñèãíàë, óñë. åä.
200 (à)
100
1
1 2
0,5 3
0 150 100
200 Íîìåð ýëåìåíòà â ñòðîêå
400
(á)
50
0 0 40 80 120 Ïðîñòðàíñòâåííàÿ ÷àñòîòà, ëèí/ìì
Ðèñ. 3. ÔÏÌ îáúåêòèâà “Ãåëèîñ 44” ïðè îòíîñèòåëüíîì îòâåðñòèè 1:5,6 â ñïåêòðàëüíîì äèàïàçîíå 0,62–0,76 ìêì â öåíòðå ïîëÿ çðåíèÿ. 1 – “ïðÿìîé” õîä ëó÷åé, 2 – “îáðàòíûé” õîä ëó÷åé, 3 – ðàñ÷åò ïî ïðîãðàììå “ÎÏÀË”.
Ñèãíàë, óñë. åä.
0 100 200 Íîìåð ýëåìåíòà â ñòðîêå
0,8 (â)
Èíòåíñèâíîñòü, îòí. åä.
0,4
0
0
0,02 0,04
0,06 0,08
Øèðèíà ÔÐË, ìì
Ðèñ. 2. Ýòàïû îáðàáîòêè èçîáðàæåíèÿ ïîëóïëîñêîñòè. à – ðàñïðåäåëåíèå ñèãíàëà âäîëü ýëåìåíòîâ îäíîé ñòðîêè â èçîáðàæåíèè ïîëóïëîñêîñòè, á – ðàñïðåäåëåíèå ñèãíàëà âäîëü ýëåìåíòîâ îäíîé ñòðîêè â èçîáðàæåíèè ïîëóïëîñêîñòè, óñðåäíåííîå ïî 100 ñòðîêàì ñ äîïîëíèòåëüíûì ïðîãðàììíûì ñãëàæèâàíèåì; â – ÔÐË, ïîëó÷åííàÿ êàê ðåçóëüòàò äèôôåðåíöèðîâàíèÿ óñðåäíåííîãî è ñãëàæåííîãî ðàñïðåäåëåíèé ñèãíàëà âäîëü ñòðîêè.
Ñèñòåìàòè÷åñêàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ïîãðåøíîñòè â ñëó÷àå îáðàòíîãî õîäà ëó÷åé çàâèñèò îò òî÷íîñòè îïðåäåëåíèÿ óâåëè÷åíèÿ ñèñòåìû êîëëèìàòîð–èñïûòóåìûé îáúåêòèâ, â ñëó÷àå ïðÿìîãî õîäà ëó÷åé – îò óâåëè÷åíèÿ ìèêðîîáúåêòèâà. Êðîìå òîãî, îíà çàâèñèò îò íåðàâíîìåðíîñòè îñâåùåííîñòè òåñòîáúåêòà, ïîãðåøíîñòè äèñêðåòèçàöèè ðàñïðåäåëå-
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 2, 2008
íèÿ îñâåùåííîñòè ïðè ðåãèñòðàöèè íà ìàòðèöå ÏÇÑ è (ïðè íàëè÷èè àâòîìàòè÷åñêèõ ðåãóëèðîâîê) îò óñòàíîâëåííîãî ðåæèìà ðàáîòû ÏÇÑ-êàìåðû. Ïðèìåíèòåëüíî ê âûïîëíåííîìó ýêñïåðèìåíòó ñðàâíåíèå ÔÏÌ, ïîëó÷åííûõ ýêñïåðèìåíòàëüíî, ñ ÔÏÌ ïî îïòè÷åñêîìó ðàñ÷åòó èñïûòóåìîãî îáúåêòèâà ïîêàçûâàåò, ÷òî îáùàÿ ïîãðåøíîñòü ñîñòàâëÿåò íå áîëåå 0,05 åäèíèöû ÊÏÌ áåç ó÷åòà êîíñòðóêòîðñêî-òåõíîëîãè÷åñêèõ ïîãðåøíîñòåé èñïûòóåìîãî îáúåêòèâà. Óêàçàííàÿ ïîãðåøíîñòü ÿâëÿåòñÿ âïîëíå ïðèåìëåìîé äëÿ ðåøåíèÿ áîëüøèíñòâà ïðàêòè÷åñêèõ çàäà÷ ïî èçìåðåíèþ ÔÏÌ ðàçëè÷íûõ îáúåêòèâîâ.
Ïðåäëîæåííûé ìåòîä îïðåäåëåíèÿ ÔÏÌ îáúåêòèâîâ â îáðàòíîì õîäå ëó÷åé ñ èñïîëüçîâàíèåì òåñòîáúåêòà â âèäå ïîëóïëîñêîñòè ìîæåò áûòü ðåêîìåíäîâàí äëÿ èñïûòàíèÿ îáúåêòèâîâ è îïòè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ, ðàáîòàþùèõ â ÈÊ äèàïàçîíå ñïåêòðà. Òàê, ïðè èñïîëüçîâàíèè ìàòðè÷íîãî ôîòîïðèåìíèêà, ÷óâñòâèòåëüíîãî â ÈÊ äèàïàçîíå, è îïòè÷åñêîé ñêàìüè ñ çåðêàëüíûì êîëëèìàòîðîì, îïèñàííûì â ðàáîòå [3], ìîæíî îáåñïå÷èòü óäîâëåòâîðèòåëüíóþ òî÷íîñòü èçìåðåíèé è ñóùåñòâåííî ïîâûñèòü ïðîèçâîäèòåëüíîñòü òðóäà â èñïûòàòåëüíûõ ëàáîðàòîðèÿõ.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
11. Øóëüìàí Ì.ß. Àâòîìàòè÷åñêàÿ ôîêóñèðîâêà îïòè÷åñêèõ ñèñòåì. Ë.: Ìàøèíîñòðîåíèå. Ëåíèíãð. îòä., 1990. 224 ñ.
12. Ïðîåêòèðîâàíèå îïòè÷åñêèõ ñèñòåì. Ïåð. ñ àíãë. / Ïîä ðåä. Øåííîíà Ð., Âàéàíòà Äæ. Ì.: Ìèð, 1983. 412 ñ.
13. Âàñèëüåâà Ë.Â., Ëåáåäåâ Î.À., Íóæèí Â.Ñ., Ñîëê Ñ.Â. Ïðîåêòèðîâàíèå è èçãîòîâëåíèå ëèíçîâûõ îáúåêòèâîâ äëÿ ðàáîòû â èôðàêðàñíîé îáëàñòè ñïåêòðà // Îïòè÷åñêèé æóðíàë. 2003. Ò. 70. ¹ 4. Ñ. 72–75.
57