Влияние рассеянного излучения на характеристики качества оптических систем

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Леонов М.Б., Шульга А.А. Влияние рассеянного излучения на характеристики качества оптических систем // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 7. С. 68–75. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-07-68-75

Leonov M.B., Shul'ga A.A. The influence of scattering light on optical systems’ quality characteristics [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 7. P. 68–75. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-07-68-75

Ссылка на англоязычную версию:

Mikhail B. Leonov and Anna A. Shul’ga, "Influence of scattering light on optical systems’ quality characteristics," Journal of Optical Technology. 90(7), 395-398 (2023). https://doi.org/10.1364/JOT.90.000395

Аннотация:

Предмет исследования. Рассмотрена связь функции передачи модуляции, характеризующей качество оптических систем и оптико-электронных приборов, с коэффициентом рассеяния, характеризующим уровень рассеянного излучения в оптических системах. Цель работы. Нахождение зависимости между функцией передачи модуляции и коэффициентом рассеяния, позволяющей определять как снижение функции передачи модуляции по коэффициенту рассеяния, так и значения коэффициента рассеяния по снижению функции передачи модуляции, что даст возможность разработчикам оптических систем и оптико-электронных приборов оптимально задавать допуск на коэффициент рассеяния по допустимому снижению функции передачи модуляции. Метод. Расчетно-теоретический метод определения зависимости между функцией передачи модуляции и коэффициентом рассеяния. Расчетно-практический метод определения коэффициента рассеяния по функции передачи модуляции, полученной путем преобразования Фурье измеренной функции рассеяния линии. Основные результаты. Проведен анализ нормативной документации и исследований в области определения параметров, характеризующих рассеянное излучение оптических систем и оптико-электронных приборов, среди которых широко применяемый в отечественной оптической промышленности коэффициент рассеяния и функция распределения рассеяния. Проведены теоретические и практические исследования, связывающие функцию передачи модуляции и коэффициент рассеяния, в результате чего выведена зависимость между коэффициентом рассеяния и коэффициентом передачи модуляции — значением функции передачи модуляции на заданной пространственной частоте. Для подтверждения справедливости полученных зависимостей был рассчитан коэффициент рассеяния по снижению функции передачи модуляции, полученной через преобразование Фурье функции рассеяния линии объективов, измеренных на коллиматорной установке по стандартизированному методу измерений, с заведомо высоким коэффициентом рассеяния и с минимальным коэффициентом рассеяния. Полученные результаты свидетельствуют о достоверности полученных формул. Даны рекомендации для определения коэффициента рассеяния по снижению функции передачи модуляции при отсутствии сферической аберрации в оптической системе без использования фотометрического шара. Практическая значимость. Полученные результаты позволят разработчикам оптических систем и оптико-электронных приборов оптимально задавать допуск на коэффициент рассеяния по допустимому снижению функции передачи модуляции, а также создают предпосылки к созданию нового метода измерения коэффициента рассеяния, не требующего наличия фотометрического шара.

Ключевые слова:

фотометрические измерения, рассеянное излучение, коэффициент рассеяния, оптические измерения, функция рассеяния линии, функция передачи модуляции

Коды OCIS: 120.4630,120.4800, 120.5240, 110.4850

Список источников:

1. Забелина И.А. Расчет видимости звезд и далеких огней. Л.: Машиностроение, ЛО, 1978. 184 с.
2. РТМ 3-670-75 Приборы телескопические. Методы уменьшения вредного рассеянного света.
3. Правдивцев А.В. Исследование комплексного влияния конструктивных и технологических параметров оптической системы для инфракрасной области спектра на фоновую облученность на приемнике // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 9. С. 3–10. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-09-03-10
4. Правдивцев А.В. Разработка методов уменьшения фоновой облучённости для повышения эффективности ИК пеленгаторов // Автореф. дис. кан. техн. наук. М.: 2019. 22 с.
5. Li J., Yang Y., Qu X., et al. Stray light analysis and elimination of an optical system based on the structural optimization design of an airborne camera // Appl. Sci. 2022. V. 12. № 4. Р. 1935. https://doi.org/10.3390/app12041935

6. Шульман М.Я. Измерение передаточных функций оптических систем. Л.: Машиностроение, 1980. 208 с.
7. ОСТ В3-4774-80 Объективы для изделий общей техники. Метод измерения коэффициента рассеяния
8. ГОСТ 24724-81 Объективы для кино- и фотоаппаратов. Метод определения коэффициента рассеяния. Введ. 01.07.1982. М.: изд. Стандартов, 1981. 15 с.
9. ISO 9358:2021 Optics and optical instruments — Veiling glare of image-forming systems — Definitions and methods of measurement.
10. Dun Liu, Lihua Wang, Wei Yang, et al. Stray light characteristics of the diffractive telescope system // Opt. Eng. 2018. V. 57. № 2. Р. 025105. https://doi.org/10.1117/1.OE.57.2.025105
11. Jing D., Chao M., Kai J., et al. The influence of the stray light on MTF in optical system in test range // in Internat. Photonics and Optoelectronics Meetings, OSA Technical Digest (online) (Optica Publishing Group, 2012). P. IF4A.26. https://doi.org/10.1364/IONT.2012.IF4A
12. Chao Mei, Rui Qu, Aqi Yan, et al. The influence of the stray light on MTF in optical system // Proc. SPIE 10847. Optical Precision Manufacturing, Testing, and Applications, 1084702 (December 12, 2018). https://doi.org/10.1117/12.2501931
13. Harvey J.E. Parametric analysis of the effect of scattered light upon the modulation transfer function // Proc. SPIE 8841. Current Developments in Lens Design and Opt. Eng. XIV, 88410W. (September 25, 2013). https://doi.org/10.1117/12.2026958
14. Кирпиченко Ю.Р., Пустынский И.Н. О влиянии рассеяния света на характеристики изображения, формируемого телевизионным датчиком // Изв. вузов. Приборостроение. 2010. Т. 53. № 9. С. 38–42.
15. Шайович С.Л. Зависимость контраста и функции передачи модуляции от коэффициента светорассеяния объектива // Всесоюз. семинар по теории и расчету оптических систем (сб. м-лов). Ленинград. 5–7 апреля 1982 г. С. 180–183.
16. Бартенева О.А. Исследование качества фотографического изображения фотоаппаратов с использованием элементов теории информации // Автореф. дис. кан. техн. наук. СПб.: 1980. 20 с.
17. Бартенева О.А. Влияние рассеянного света на качество фотографиче-ского изображения // ОМП. 1977. № 4. С. 10–11.
18. Кувалдин Э.В., Шульга А.А. Измерение светорассеяния в объективах // Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 11. С. 40–46.
19. Кувалдин Э.В., Киргетов М.В., Леонов М.Б. Установка для измерения основных характеристик малогабаритных объективов // Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 1. C. 94–99.
20. Леонов М.Б., Куприянов И.А., Серегин Д.А. и др. Аппаратно-программный комплекс для измерения характеристик качества оптических систем инфракрасного диапазона спектра // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 7. С. 74–78.
21. ГОСТ Р 58566-2019 Оптика и фотоника. Объективы для оптико-электронных систем. Методы испытаний. Введ. 27.09.2019. М.: Стандартинформ, 2019. 31 с.