光学传递函数双胶合标准镜头的比对

　　0　引言

　　光学传递函数(Optical Transfer Functions简称OTF)是对各类光学系统或镜头的成像质量进行客观评价的先进方法,目前国内、外对OTF测量装置的检定校准仍是采用OTF标准镜头进行的。标准镜头本身应带有两个值,理论计算值和实测值。理论计算值是以标准镜头结构参数的实测结果通过程序计算得到的,实测值是在OTF测量装置上直接测量得到的,通过比较两者的偏差来确定OTF测量装置的整机测量精度。

　　双胶合(200mm)标准镜头(doublet lens简称双胶合镜头)是对以大口径、长焦距的准直物镜提供无限远目标的OTF测量仪进行检定和校准的专用计量标准器具。它是国际上较有代表性的OTF标准镜头。本文主要介绍对由中国计量科学研究院设计加工的双胶合镜头的计算程序比对情况,以及采用标准镜头组的1#双胶合镜头在国内四个科研院所进行调制传递函数(Mod-ulate Transfer Functions简称MTF)的验证比对测量情况。

　　1　双胶合镜头的参数

　　双胶合镜头凹面镜的材料为F6光学玻璃,凸面镜的材料为BaK8光学玻璃,胶合材料的折射率在1.40~1.65之间,参考波长为546.1nm。双胶合镜头的焦距标称值为200mm,直径(全口径)为(56±0.1)mm。双胶合镜头示意图见图1。

　　其中两类光学玻璃材料的主要技术指标实测见表1:

　　以上技术指标说明双胶合镜头所使用的材料完全达到WJ 2251《光学传递函数标准镜头通用规范》中对于标准镜头的技术规范。

　　其结构参数见表2:

　　2　双胶合镜头测量规范

　　1)物方无限远,视场角分别为0°、±2°、±3°,波长546.07nm;

　　2)空间频率范围0~100 ,以10 为间隔,子午方位为R,弧矢方位为T;

　　3)最佳像面:轴上F/8孔径,50空间频率下,MTF取得最大值的像面;

　　4)基准像面:轴上F/8孔径,50空间频率下,MTF取得最大值一半的像面。

　　3　双胶合镜头理论计算值的比对

　　采用两个目前国际公认和流行的光学计算设计软件:ZEMAX和CODE V对双胶合标准镜头理论计算程序进行比对,比对结果见表4:

　　从表4中可知:双胶合镜头计算程序共有90个点,其中62个计算点的MTF值彼此符合,没有偏差;另有26个计算点对于三个比对程序,MTF的最大偏差为0.01,有2个计算点MTF(非主要点)的最大偏差为0.02。双胶合镜头MTF的理论计算值,与国际同类软件比对的最大偏差为0.02,该结果完全优于ISO 11421《Optics and optical instru-ments-Accuracy of optical transfer function meas-urement》国际标准中对光学传递函数标准镜头MTF理论计算精度为0.05的规定,双胶合镜头的理论计算结果达到国际先进水平,该结果为标准镜头的标定奠定了基础。