Метод расчета абсолютной погрешности установок для измерения функции передачи модуляции объективов для оптико-электронных систем

Ссылка для цитирования:

Леонов М.Б. Метод расчета абсолютной погрешности установок для измерения функции передачи модуляции объективов для оптико-электронных систем // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 9. С. 76–87. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-09-76-87

Ссылка на англоязычную версию:

Leonov M.B. Calculation method of test benches’ error for measuring the modulation transfer function of lenses for optical-electronic systems [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2026. V. 93. № 9. P. 76–87. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-09-76-87

Аннотация:

Предмет исследования. Погрешности установок для измерения функции передачи модуляции объективов. Цель работы. Разработка, апробация и верификация метода расчета суммарной погрешности установок для измерения функции передачи модуляции, реализующих метод сканирования, с учетом современного уровня их развития. Метод. Теоретические и экспериментальные методы определения составляющих погрешности измерений. Основные результаты. Представлена структура погрешности установок для измерения функции передачи модуляции, определены систематические и случайные составляющие. Представлены формулы для расчета и экспериментальные результаты определения составляющих погрешности. Апробация и верификация метода расчета погрешности проведены преимущественно на примере установок для спектрального диапазона от 8 до 14 мкм, частично — для спектрального диапазона от 0,4 до 1,0 мкм. Предложены дополнительные, по сравнению с существующей нормативной документаций, требования к узлам установок, обеспечивающие неисключенную систематическую составляющую погрешности измерений функции передачи модуляции на уровне 0,02 отн. ед, случайную — 0,01 отн. ед., как на основе одноэлементных, так и многоэлементных приемников оптического излучения. Практическая значимость. Предложенный метод расчета абсолютной погрешности измерений функции передачи модуляции может использоваться как при проектировании измерительных установок, так и для анализа существующих, работающих в спектральных диапазонах от 0,25 до 14 мкм.

Ключевые слова:

оптическая система, объектив, оптические измерения, измерительная установка, функция рассеяния точки, функция рассеяния линии, функция передачи модуляции, погрешность измерений

Коды OCIS: 120.4630, 120.4800

Список источников:

1. Шульман М.Я. Измерение передаточных функций оптических систем. Л.: Машиностроение, 1980. 208 с.

2. Шульман М.Я. Автоматическая фокусировка оптических систем. Л.: Машиностроение, 1990. 224 с.

3. Williams T.L. The optical transfer function of imaging systems. Bristol: IOP Publishing Ltd, 1999. 504 p.

4. Boreman G.D. Modulation transfer function in optical and electro-optical systems. 2nd ed. Bellingham, Washington: SPIE Press, 2021. 156 p.

5. ОСТ 3-2635-82 Устройства для измерения функции передачи модуляции съемочных объективов. Метод поверки. Введ. 01.01.1984. Дом Оптики, 1984. 23 с.

6. ISO 11421:2025 Optics and photonics — Uncertainty of optical transfer function (OTF) measurement. 11/02/2025. Geneva, ISO. 44 p.

7. Горшков В.А., Чурилин В.А. Многоспектральная установка на базе внеосевого зеркального коллиматора для контроля качества оптических систем // Оптический журнал. 2015. Т. 82. № 9. С. 90–93.

8. Лукин А.В., Осипович И.Р., Берденников А.В. и др. Опыт взаимной калибровки фотометрической установки ЮС-113 ПАО КМЗ и разрабатываемых в ГИПО интерферометрических средств контроля параметров ИК-объективов // Тез. док. XVI междунар. конф. по голографии и прикладным оптическим технологиям — HOLOEXPO-2019. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019. С. 216–221.

9. Schenker M., Stavridis M., Schulz M., et al. Effects of misalignments on the modulation transfer function measurement of camera lenses analyzed in optomechanical simulations // Opt. Eng. 2020. V. 59. № 3. P. 034101. doi: 10.1117/1.OE.59.3.034101.

10. Fohrmann S., Erichsen P., Schake M., et al. Impact of detector position accuracy on the MTF measurement of optical lenses // SPIE Optifab 2021 (Proc. V. 11889). Rochester, New York, USA. October 18–21, 2021. doi: 10.1117/12.2602744.

11. Schake M., Schulz M. Influence of camera temperature on MTF measurements with finite image distance // EPJ Web of Conf. 2022. V. 266. P. 10018. doi: 10.1051/epjconf/202226610018.

12. Dierke H., Schake M. Determination of the focus point for measurements of the modulation transfer function MTF // EPJ Web of Conf. 2024. V. 309. P. 10012. doi: 10.1051/epjconf/202430910012.

13. ГОСТ Р 58566-2019 Оптика и фотоника. Объективы для оптико-электронных систем. Методы испытаний Введ. 01.09.2020. М.: Стандартинформ, 2019. 31 с.

14. Леонов М.Б. Особенности разработки установок для измерения характеристик качества оптических систем видимого диапазона спектра // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 5. С. 11–16. doi: 10.17586/1023-5086-2019-86-05-11-16.

15. Леонов М.Б., Терлецкий Е.С., Серегин Д.А. Влияние материала подложек и геометрических характеристик измерительных диафрагм на результаты измерения характеристик качества оптических систем инфракрасного диапазона спектра // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 7. С. 51–59. doi: 10.17586/1023-5086-2023-90-07-51-59.

16. Леонов М.Б., Терлецкий Е.С., Серегин Д.А. и др. Влияние дисторсии широкоугольных объективов на погрешность измерения функции передачи модуляции // Оптический журнал. 2025. Т. 92. № 10. С. 41–51. doi: 10.17586/1023-5086-2025-92-10-41-51.

17. ГОСТ Р 70213-2022 Оптика и фотоника. Объективы для оптико-электронных систем. Методы измерений распределения освещенности (облученности) по полю изображения и коэффициента виньетирования. Введ. 01.03.2023. М.: ФГБУ «РСТ», 2022. 23 с.

18. Брондз Д.С., Харитонова Е.Н. Коррекция геометрического шума МФПУ с помощью аппроксимации методом наименьших квадратов передаточных характеристик матрицы полиномом Т-порядка // Журнал радиоэлектроники. 2008. № 11. С. 1–29.

19. Устройство для измерений коэффициента передачи модуляции скамья оптическая ОС-2000ВД // РСТ Метрология [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://fgis.gost.ru/fundmetrology/cm/mits/8dd83f09-a0e0-bf5c-1b7f-86c7f181f835, свободный. Яз. рус. (дата обращения 04.02.2026). 20. ГОСТ Р 8.736-2011 Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения. Введ. 01.01.2013. М.: Стандартинформ, 2013. 20 с