RU2690974C1 - Holographic method of determining characteristics of optical systems: focal distances and focal segments - Google Patents

Holographic method of determining characteristics of optical systems: focal distances and focal segments Download PDF

Info

Publication number
RU2690974C1
RU2690974C1 RU2018132946A RU2018132946A RU2690974C1 RU 2690974 C1 RU2690974 C1 RU 2690974C1 RU 2018132946 A RU2018132946 A RU 2018132946A RU 2018132946 A RU2018132946 A RU 2018132946A RU 2690974 C1 RU2690974 C1 RU 2690974C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
test object
positions
images
optical
focal
Prior art date
Application number
RU2018132946A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Валентинович Дёмин
Александра Юрьевна Давыдова
Алексей Сергеевич Ольшуков
Игорь Георгиевич Половцев
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ)
Priority to RU2018132946A priority Critical patent/RU2690974C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2690974C1 publication Critical patent/RU2690974C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms

Abstract

FIELD: instrument engineering.SUBSTANCE: invention relates to optical instrument engineering and can be used in optical systems of observation, recording of images, optical measuring systems, holographic systems, during testing of optical systems for determining by non-contact method characteristics of optical systems, namely focal distances and focal or working sections. Disclosed method is characterized by recording test object images in several positions thereof, measuring distance between said positions and linear magnification for each position of test object, differs by the fact that at least four different positions of the test object are selected, for each position the digital holograms of the image of the test object are successively recorded at the invariable position of the registration plane in the image space, and sizes of images of test objects and their positions are determined by means of numerical recovery from images holograms (virtual measurement pickups). There are given formulas for determination of characteristics of optical systems: focal distances, focal sections, working sections.EFFECT: faster operation and broader functional capabilities of the method.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в оптических системах наблюдения, регистрации изображений, оптических измерительных системах, голографических системах и при проведении испытаний оптических систем для определения бесконтактным методом характеристик оптических систем, а именно фокусных расстояний и фокальных или рабочих отрезков.The invention relates to optical instrumentation and can be used in optical observation systems, image recording, optical measurement systems, holographic systems and when testing optical systems to determine the characteristics of optical systems, such as focal lengths and focal or working segments, using a non-contact method.

Известен способ измерения фокусных расстояний оптических систем основанный на методе увеличения [1]. В соответствии с методом увеличения для измерения фокусных расстояний объективов производят посредством измерительных наводок (продольных и поперечных) наблюдение или регистрацию изображения тест-объекта, расположенного в бесконечности. Затем проводят сравнение размеров изображения и тест-объекта, вычисление увеличения и фокусного расстояния оптической системы с использованием значения фокусного расстояния коллиматорного объектива, формирующего изображение тест-объекта в бесконечности.There is a method of measuring focal lengths of optical systems based on the magnification method [1]. In accordance with the magnification method for measuring the focal lengths of lenses by measuring pickups (longitudinal and transverse), observation or recording of the image of a test object located at infinity is performed. Then a comparison is made of the dimensions of the image and the test object, the calculation of the magnification and focal length of the optical system using the focal length value of the collimator lens, which forms the image of the test object at infinity.

Недостатками способа являются следующие моменты:The disadvantages of the method are the following points:

- использование значения фокусного расстояния коллиматора в качестве параметра, сказывающегося на точности контроля,- using the value of the focal length of the collimator as a parameter affecting the accuracy of control,

- невозможность измерения иных характеристик оптической системы, в частности положений главной плоскости, фокального или рабочего отрезка в одном измерительном эксперименте,- the impossibility of measuring other characteristics of the optical system, in particular the positions of the main plane, focal or working segment in one measurement experiment,

- необходимость осуществления прецизионных измерительных наводок.- the need for precision measuring crosstalk.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению (прототипом) является известный метод Аббе [2, стр. 294], в котором для повышения точности измерений по методу увеличения используют наблюдение и регистрацию изображений тест-объекта в двух его положениях. Для определения фокусного расстояния объектива нужно измерить линейное увеличение системы при двух положениях тест-объекта и расстояние между этими двумя положениями посредством выполнения измерительных наводок. Однако для нахождения главных плоскостей системы недостаточно знать фокусное расстояние, нужно еще определить положения главных фокусов. Это делается в дополнительном оптическом эксперименте по измерению фокального отрезка на оптической скамье [2, стр. 296]. Фокальный отрезок определяется по результатам продольных измерительных наводок микроскопа на вершину последней поверхности измеряемой оптической системы и на изображение тест-объекта, расположенного в бесконечности. Способ не позволяет получить все характеристики оптической системы в одном эксперименте.The closest in technical essence to the claimed technical solution (prototype) is the well-known Abbe method [2, p. 294], in which to increase the accuracy of measurements using the magnification method they use observation and registration of images of the test object in its two positions. To determine the focal length of the lens, it is necessary to measure the linear increase in the system at two positions of the test object and the distance between these two positions by measuring the noise. However, in order to find the main planes of the system, it is not enough to know the focal length; This is done in an additional optical experiment to measure the focal segment on the optical bench [2, p. 296]. The focal length is determined by the results of the longitudinal measuring leads of the microscope to the top of the last surface of the measured optical system and the image of the test object located at infinity. The method does not allow to obtain all the characteristics of the optical system in one experiment.

Задачей изобретения является разработка более оперативного способа, позволяющего выполнить измерения параметров объектива в одном измерительном эксперименте без использования априорных параметров, влияющих на погрешность измерений и без физического осуществления прецизионных измерительных наводок.The objective of the invention is to develop a more rapid way to perform measurements of the parameters of the lens in a single measuring experiment without the use of a priori parameters that affect the measurement error and without the physical implementation of precision measuring crosstalk.

Технический результат - повышение оперативности и расширение функциональных возможностей способа.The technical result is an increase in efficiency and expansion of the functionality of the method.

Технический результат достигается тем, что согласно предлагаемому способу определения характеристик оптических систем, как и в прототипе, регистрируют изображения тест-объекта в нескольких его положениях, измеряют расстояния между этими положениями посредством выполнения измерительных наводок и находят линейное увеличение для каждого положения тест-объекта. В отличие от прототипа, выбирают не менее четырех различных положений тест-объекта, для каждого положения последовательно регистрируют цифровые голограммы изображений при неизменном положении плоскости регистрации в пространстве изображений, а размеры изображений тест-объектов и их положения определяют путем численного восстановления из голограмм изображений тест-объекта (т.е. посредством виртуальных измерительных наводок). При выборе начала отсчета от вершин оптических поверхностей переднее и заднее фокусные расстояния f и f' оптической системы, передний и задний фокальные отрезки SF,

Figure 00000001
рассчитывают по формулам (здесь и далее для определенности предполагается случай четырех положений тест-объекта):The technical result is achieved by the fact that according to the proposed method of determining the characteristics of optical systems, as in the prototype, images of a test object are recorded in several of its positions, the distances between these positions are measured by measuring crosstalk and a linear increase is found for each position of the test object. In contrast to the prototype, at least four different positions of the test object are selected, for each position, digital holograms of images are recorded sequentially at a fixed position of the recording plane in the image space, and the sizes of images of test objects and their positions are determined by numerical reconstruction from holograms of test images object (i.e. by means of virtual measuring crosstalk). When choosing the origin from the vertices of the optical surfaces, the front and back focal lengths f and f 'of the optical system, the front and back focal lengths S F ,
Figure 00000001
calculated by the formulas (hereinafter, for definiteness, the case of the four positions of the test object is assumed):

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

где:Where:

Figure 00000006
- расстояния от вершины первой оптической поверхности (индекс в) до первого и второго положений тест-объекта;
Figure 00000006
- the distance from the top of the first optical surface (index b) to the first and second positions of the test object;

Figure 00000007
- расстояния от вершины последней оптической поверхности (индекс в'')до изображений тест-объекта в третьем и четвертом положениях, полученные в результате продольных виртуальных наводок;
Figure 00000007
- distances from the top of the last optical surface (index in "" ) to images of the test object in the third and fourth positions, obtained as a result of longitudinal virtual interference;

β1, β2, β3, β4 - увеличения для первого, второго, третьего и четвертого положений тест- объекта, полученные в результате поперечных виртуальных измерительных наводок.β 1 , β 2 , β 3 , β 4 - increases for the first, second, third and fourth positions of the test object, obtained as a result of transverse virtual measuring crosstalk.

При выборе начала отсчета от опорного торца объектива переднее и заднее фокусные расстояния f и f' оптической системы, передний и задний рабочие (индекс р) отрезки Sp,

Figure 00000008
рассчитывают по формулам:When choosing the reference point from the reference end of the lens, the front and rear focal lengths f and f 'of the optical system, the front and rear working (index p) segments S p ,
Figure 00000008
calculated by the formulas:

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

где:Where:

Figure 00000013
- расстояния от опорного торца объектива в пространстве предметов до первого и второго положений тест-объекта;
Figure 00000013
- the distance from the reference end of the lens in the space of objects to the first and second positions of the test object;

Figure 00000014
, - расстояния от опорного торца объектива в пространстве
Figure 00000014
, - distances from the reference end of the lens in space

изображений до изображений тест-объекта в третьем и четвертом положениях, полученные в результате продольных измерительных наводок;images to images of the test object in the third and fourth positions, obtained as a result of longitudinal measuring crosstalk;

β1, β2, β3, β4 - увеличения для первого, второго, третьего и четвертого положений тест-объекта, полученные в результате поперечных виртуальных измерительных наводок.β 1 , β 2 , β 3 , β 4 - increases for the first, second, third and fourth positions of the test object, obtained as a result of transverse virtual measuring crosstalk.

Сущность изобретения и возможность его промышленного применения поясняется примером конкретной реализации и иллюстрируется прилагаемой схемой (фиг. 1), где Н,Н' - передняя и задняя главные плоскости оптической системы, F, F' - передний и задний фокусы оптической системы, SF,

Figure 00000015
- передний и задний фокальные отрезки, O,O' - вершины оптических поверхностей, SH,
Figure 00000016
- отрезки, задающие положение главных плоскостей Н,H' относительно вершин первой и последней оптических поверхностей O,O' соответственно, t и t' - произвольные плоскости в пространстве предметов и изображений соответственно, относительно которых отсчитываются положения тест-объекта и его изображений, М - плоскость положения матрицы цифровой голографической камеры.The essence of the invention and the possibility of its industrial application is illustrated by an example of a specific implementation and is illustrated by the attached diagram (Fig. 1), where H, H 'are the front and rear main planes of the optical system, F, F' are the front and back foci of the optical system, S F ,
Figure 00000015
- front and rear focal segments, O, O '- the tops of the optical surfaces, S H ,
Figure 00000016
- segments that specify the position of the main planes H, H 'relative to the vertices of the first and last optical surfaces O, O', respectively, t and t 'are arbitrary planes in the space of objects and images, respectively, relative to which the positions of the test object and its images are measured, M - the plane of the position of the matrix of the digital holographic camera.

Для габаритного расчета оптических систем необходимыми являются такие оптические характеристики, как переднее и заднее фокусные расстояния f и f', передний и задний фокальные (или рабочие) отрезки SF,

Figure 00000001
, отрезки, задающие положение главных плоскостей SH,
Figure 00000017
. Эти параметры оптических систем одинаково важны, но не всегда достоверно известны.For the overall design of optical systems, such optical characteristics as front and back focal lengths f and f ', front and back focal (or working) segments S F are necessary,
Figure 00000001
, the segments defining the position of the main planes S H ,
Figure 00000017
. These parameters of optical systems are equally important, but not always reliably known.

Рассмотрим иллюстрирующую схему и приведем необходимые для использования способа расчеты. Обычно при выводе формулы Ньютона предполагается, что отсчет отрезков х в пространстве предметов и x в пространстве изображений производится от переднего F и заднего F' фокусов соответственно (см. например, [2, стр. 532]). Поскольку в оптическом эксперименте положение фокусов а также величины переднего f и заднего фокусных расстояний f' оптической системы не всегда известны, запишем формальные формулы идеальной оптической системы для случая произвольного начала отсчета координат, как в пространстве предметов, так и в пространстве изображений.Consider illustrating the scheme and give the necessary to use the method of calculations. Usually, in the derivation of Newton's formula, it is assumed that the counting of segments x in the space of objects and x in the space of images is made from the front F and rear F 'tricks, respectively (see, for example, [2, p. 532]). Since in the optical experiment the position of the foci as well as the magnitudes of the front f and rear focal distances f 'of the optical system are not always known, we write the formal formulas of the ideal optical system for the case of an arbitrary origin of coordinates, both in the space of objects and in the image space.

На схеме положение плоскости t, определяющей положение начала отсчета в пространстве предметов, задается отрезком х0, отложенным от передней фокальной плоскости (плоскости перпендикулярной оптической оси и проходящей через передний фокус F). Положение плоскости t', задающей начало отсчета в пространстве изображений, задается отрезком

Figure 00000018
, отложенным от задней фокальной плоскости (плоскости перпендикулярной оптической оси и проходящей через задний фокус F'). Расположим в плоскости М матрицу цифровой голографической камеры, которую используем для регистрации цифровой голограммы Габора пространства изображений, считая соблюденными все условия, необходимые для регистрации голограммы, в частности, считая согласованными размеры матрицы и поля зрения в пространстве изображений. Эти вопросы более подробно изложены в [2, стр. 496]. Там же, приведено описание подобной системы.In the diagram, the position of the t plane, which determines the position of the origin in the space of objects, is defined by a segment x 0 , deferred from the front focal plane (the plane perpendicular to the optical axis and passing through the front focus F). The position of the plane t ', which defines the origin in the image space, is given by the segment
Figure 00000018
deposited from the rear focal plane (the plane perpendicular to the optical axis and passing through the back focus F '). We place in the plane M the matrix of a digital holographic camera, which we use to register the Gabor digital hologram of the image space, considering all the conditions necessary for registering the hologram to be met, in particular, considering the dimensions of the matrix and the field of view in the image space to be consistent. These questions are described in more detail in [2, p. 496]. There is also a description of such a system.

Пусть i - ый тест-объект размером yi задается отрезком

Figure 00000019
в пространстве предметов. Тогда для отрезка xi, задающего положение этого тест-объекта относительно переднего фокуса, можем записать очевидное из схемы соотношение:Let i - th test object of size y i be specified by a segment
Figure 00000019
in the space of objects. Then for the segment x i specifying the position of this test object relative to the front focus, we can write the obvious relation from the diagram:

Figure 00000020
Figure 00000020

Точно так же для пространства изображений:Similarly, for image space:

Figure 00000021
Figure 00000021

где

Figure 00000022
- отрезок, задающий положение изображения i-го тест-объекта относительно задней фокальной плоскости,
Figure 00000023
- отрезок, задающий положение этого изображения относительно плоскости t'. Размер изображения
Figure 00000024
по определению увеличения βi оптической системы.Where
Figure 00000022
- the segment that specifies the position of the image of the i-th test object relative to the rear focal plane,
Figure 00000023
- the segment specifying the position of this image relative to the plane t '. Image size
Figure 00000024
By definition, increase the β i optical system.

По формуле Ньютона можно записать:According to Newton's formula, you can write:

Figure 00000025
Figure 00000025

причем в общем случае f≠-f', поскольку в пространстве предметов может быть и иная среда, и иллюминатор, т.е. иная оптическая система.moreover, in the general case f ≠ -f ', since in the space of objects there can be another medium and a porthole, i.e other optical system.

Для увеличения βi, с учетом (1) и подобия треугольников, имеем:To increase β i , taking into account (1) and the similarity of triangles, we have:

Figure 00000026
Figure 00000026

С учетом (2) и подобия треугольников:Taking into account (2) and similarity of triangles:

Figure 00000027
Figure 00000027

Подставляя соотношения (1) и (2) в (3), получим формулу Ньютона при произвольных положениях начал отсчета х0 и

Figure 00000028
:Substituting relations (1) and (2) into (3), we obtain the Newton formula for arbitrary positions of the origin x 0 and
Figure 00000028
:

Figure 00000029
Figure 00000029

В качестве примера конкретного выполнения покажем, каким образом в одном измерительном эксперименте, с использованием техники цифровой голографии и соотношений (1)-(4), могут быть определены значения переднего и заднего фокусных расстояний, а также переднего и заднего фокальных отрезков. Для этого, в соответствии с формулой изобретения, выберем 4 различных положения для предметов в пространстве изображений, заданных отрезками

Figure 00000030
от начала отсчета, в качестве которого в данном случае для пространства предметов используется вершина первой оптической поверхности, для пространства изображений - вершина последней оптической поверхности (то есть х0=SF и
Figure 00000031
). Пусть размеры предметов составляют у1, у2, у3, у4. Если на матрицу записана голограмма объема пространства изображений, то при численном восстановлении [3] определятся величины изображений
Figure 00000032
и расстояния от матрицы, пересчитанные в расстояния от вершинной поверхности
Figure 00000033
Используя определение увеличения, рассчитаем β1, β2, β3, β4 по заданным у1, у2, у3, у4 и измеренным
Figure 00000032
. Здесь рассмотрен случай четырех произвольных объектов, в реальных измерительных ситуациях используется один и тот же тест-объект для различных положений, что упрощает вычисление увеличений, которые, тем не менее, будут различными для различных положений тест-объекта. Поэтому полученные формулы, очевидно, верны для случая, включенного в формулу изобретения.As an example of a specific implementation, we will show how the values of front and back focal lengths, as well as front and back focal lengths can be determined in a single measurement experiment using digital holography techniques and relations (1) - (4). To do this, in accordance with the claims, choose 4 different positions for objects in the image space, given by segments
Figure 00000030
from the origin, as which in this case, for the space of objects, the vertex of the first optical surface is used, for the image space, the vertex of the last optical surface (i.e., x 0 = S F and
Figure 00000031
). Let the sizes of subjects make at 1 , at 2 , at 3 , at 4 . If a hologram of the volume of image space is recorded on the matrix, then the numerical recovery [3] will determine the image sizes
Figure 00000032
and distances from the matrix, converted to distances from the top surface
Figure 00000033
Using the definition increase, calculate β 1, β 2, β 3, β 4 to specify the y 1, y 2, y 3, y 4 and the measured
Figure 00000032
. The case of four arbitrary objects is considered here, in real measurement situations the same test object is used for different positions, which simplifies the calculation of magnifications, which, however, will be different for different positions of the test object. Therefore, the obtained formulas are obviously valid for the case included in the claims.

Для объектива нам неизвестны фокусные расстояния f и f', а также отрезки х0=SF и

Figure 00000034
, от двух плоскостей отсчета: касательной плоскости к вершине первой поверхности и касательной плоскости к вершине последней поверхности. Используя соотношение (4) для первого и второго тест-объектов, получим систему двух уравненийFor the lens, we do not know the focal lengths f and f ', as well as the segments x 0 = S F and
Figure 00000034
, from two reference planes: a tangent plane to the top of the first surface and a tangent plane to the top of the last surface. Using the relation (4) for the first and second test objects, we obtain the system of two equations

Figure 00000035
Figure 00000035

Решая ее относительно неизвестных f и SF, получим формулы для их определения:Solving it with respect to unknowns f and S F , we obtain the formulas for their definition:

Figure 00000036
Figure 00000036

Figure 00000037
Figure 00000037

Запишем аналогичную систему для пространства изображений, используя формулу (5):We write the same system for the image space using the formula (5):

Figure 00000038
Figure 00000038

Решая ее относительно неизвестных f' и

Figure 00000039
, получимSolving it for unknowns f 'and
Figure 00000039
get

Figure 00000040
Figure 00000040

Figure 00000041
Figure 00000041

Значения SH,

Figure 00000042
. находятся по значениям f и f' и SF,
Figure 00000043
, определенным из (7), (8), (9), (10) с использованием известных и очевидных соотношений.S h values
Figure 00000042
. are found by the values of f and f 'and S F ,
Figure 00000043
determined from (7), (8), (9), (10) using known and obvious relations.

Если принять за начало отсчета (т.е. за положение плоскостей t и t') опорный торец объектива в пространстве предметов и в пространстве изображений, а отсчет отрезков вести от этих опорных плоскостей, то для рабочих отрезков легко получить соотношения, аналогичные (8) и (10).If we take the reference end of the lens in the space of objects and in the image space as the reference point (ie, the position of the planes t and t '), and the counting of the segments to lead from these reference planes, then for the working segments it is easy to get relations similar to (8) and (10).

Передний и задний рабочие отрезки Sp,

Figure 00000044
рассчитывают по формулам:Front and rear working segments S p ,
Figure 00000044
calculated by the formulas:

Figure 00000045
Figure 00000045

Figure 00000046
Figure 00000046

где:

Figure 00000047
- расстояния от опорного торца оправы в пространстве предметов до первого и второго положений тест-объекта;Where:
Figure 00000047
- the distance from the reference end of the frame in the space of objects to the first and second positions of the test object;

Figure 00000048
- расстояния от опорного торца оправы в пространстве изображений до изображений тест-объекта в третьем и четвертом положениях, полученные в результате продольной виртуальной измерительной наводки,
Figure 00000048
- the distance from the reference end of the frame in the image space to the images of the test object in the third and fourth positions, obtained as a result of a longitudinal virtual measuring pickup,

β1, β2, β3, β4 - увеличения для первого, второго, третьего и четвертого положений тест-объекта, полученные в результате поперечных виртуальных измерительных наводок.β 1 , β 2 , β 3 , β 4 - increases for the first, second, third and fourth positions of the test object, obtained as a result of transverse virtual measuring crosstalk.

При выборе более четырех различных положений тест-объекта рассуждения и выкладки аналогичны.When choosing more than four different positions of the test object, the reasoning and calculations are similar.

Предлагаемый способ позволяет определить характеристики оптических систем: фокусные расстояния и фокальные (рабочие) отрезки в одном измерительном эксперименте без физического осуществления прецизионных измерительных наводок.The proposed method allows to determine the characteristics of optical systems: focal lengths and focal (working) segments in one measurement experiment without the physical implementation of precision measuring crosstalk.

Список использованных источников:List of sources used:

1. ГОСТ 13095-82 Объективы. Методы измерения фокусного расстояния.1. GOST 13095-82 Lenses. Methods for measuring focal length.

2. Демин В.В., Половцев И.Г., Симонова Г.В. Оптические измерения: учеб. пособие в 2 т. / под ред. И.В. Самохвалова. - Томск: Издательский Дом ТГУ, 2014. - Т. 1. - 580 с.2. Demin V.V., Polovtsev I.G., Simonova G.V. Optical measurements: studies. manual in 2 tons / ed. I.V. Samokhvalov. - Tomsk: TSU Publishing House, 2014. - T. 1. - 580 p.

3. Демин В.В., Каменев Д.В. Методы обработки и извлечения информации из цифровых голограмм частиц и их практическое применение // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. - 2014. - Т. 57, №8-9. - С. 597-607.3. Demin V.V., Kamenev D.V. Methods of processing and extracting information from digital holograms of particles and their practical application // News of higher educational institutions. Radio Physics. - 2014. - V. 57, №8-9. - p. 597-607.

Claims (12)

Голографический способ определения характеристик оптических систем: фокусных расстояний и фокальных отрезков, при котором регистрируют изображения тест-объекта в нескольких его положениях, измеряют расстояние между этими положениями и линейное увеличение для каждого положения тест-объекта, отличающийся тем, что выбирают не менее четырех различных положений тест-объекта, для каждого положения последовательно регистрируют цифровые голограммы изображения тест-объекта при неизменном положении плоскости регистрации в пространстве изображений, а размеры изображений тест-объекта и их положения определяют путем виртуальных измерительных наводок (численного восстановления из голограмм изображений), при этом при выборе начала отсчета от оптических поверхностей переднее и заднее фокусные расстояния
Figure 00000049
оптической системы, передний и задний фокальные отрезки
Figure 00000050
рассчитывают по формулам: Holographic method of determining the characteristics of optical systems: focal lengths and focal segments, at which images of a test object are recorded in several of its positions, measure the distance between these positions and the linear increase for each position of the test object, characterized by the fact that at least four different positions are selected test object, for each position, digital holograms of the test object image are sequentially recorded at the same position of the registration plane in space the dimensions of the test object images and their positions are determined by virtual measuring crosstalk (numerical recovery from image holograms), while choosing the origin from the optical surfaces, the front and back focal lengths
Figure 00000049
optical system, front and rear focal lengths
Figure 00000050
calculated by the formulas:
Figure 00000051
,
Figure 00000051
,
Figure 00000052
,
Figure 00000052
,
Figure 00000053
Figure 00000053
Figure 00000054
Figure 00000054
 где
Figure 00000055
- расстояния от вершины первой оптической поверхности до первого и второго положений тест-объекта, полученные в результате продольной виртуальной измерительной наводки;
Figure 00000056
- расстояния от вершины последней оптической поверхности до изображений тест-объекта в третьем и четвертом положениях, полученные в результате продольной виртуальной измерительной наводки;
Figure 00000057
- увеличения для первого, второго, третьего и четвертого положений тест-объекта, полученные в результате поперечных виртуальных измерительных наводок; Where
Figure 00000055
- the distances from the top of the first optical surface to the first and second positions of the test object, obtained as a result of a longitudinal virtual measuring pickup;
Figure 00000056
- distances from the top of the last optical surface to the images of the test object in the third and fourth positions, obtained as a result of a longitudinal virtual measuring pickup;
Figure 00000057
- increase for the first, second, third and fourth positions of the test object, obtained as a result of transverse virtual measuring crosstalk; при выборе начала отсчета от опорного торца объектива переднее и заднее фокусные расстояния
Figure 00000049
оптической системы, передний и задний рабочие отрезки
Figure 00000058
рассчитывают, по формулам: when choosing the reference point from the reference end of the lens front and rear focal lengths
Figure 00000049
optical system, front and rear working segments
Figure 00000058
calculated by the formulas:
Figure 00000059
,
Figure 00000059
,
Figure 00000060
,
Figure 00000060
,
Figure 00000061
Figure 00000061
Figure 00000062
Figure 00000062
 где
Figure 00000063
- расстояния от опорного торца объектива в пространстве предметов до первого и второго положений тест-объекта, полученные в результате продольной виртуальной измерительной наводки;
Figure 00000064
- расстояния от опорного торца объектива в пространстве изображений до изображений тест-объекта в третьем и четвертом положениях, полученные в результате продольной виртуальной измерительной наводки. Where
Figure 00000063
- distances from the reference end of the lens in the space of objects to the first and second positions of the test object, obtained as a result of a longitudinal virtual measuring pickup;
Figure 00000064
- distances from the reference end of the lens in the image space to the images of the test object in the third and fourth positions, obtained as a result of a longitudinal virtual measuring pickup.
RU2018132946A 2018-09-18 2018-09-18 Holographic method of determining characteristics of optical systems: focal distances and focal segments RU2690974C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018132946A RU2690974C1 (en) 2018-09-18 2018-09-18 Holographic method of determining characteristics of optical systems: focal distances and focal segments

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018132946A RU2690974C1 (en) 2018-09-18 2018-09-18 Holographic method of determining characteristics of optical systems: focal distances and focal segments

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2690974C1 true RU2690974C1 (en) 2019-06-07

Family

ID=67037930

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018132946A RU2690974C1 (en) 2018-09-18 2018-09-18 Holographic method of determining characteristics of optical systems: focal distances and focal segments

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2690974C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020071472A1 (en) * 1999-04-30 2002-06-13 Metrologic Instruments, Inc. DOE-based systems and devices for producing laser beams having modified beam characteristics
WO2007110668A2 (en) * 2006-03-28 2007-10-04 Light Blue Optics Ltd Holographic display devices
US20100165429A1 (en) * 2007-03-30 2010-07-01 Light Blue Optics Ltd. Optical systems
RU2615310C2 (en) * 2015-01-12 2017-04-04 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие космического приборостроения "Квант" (ОАО "НПП КП "Квант") Holographic method of lifting height measurement above object surface within earth's atmosphere

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020071472A1 (en) * 1999-04-30 2002-06-13 Metrologic Instruments, Inc. DOE-based systems and devices for producing laser beams having modified beam characteristics
WO2007110668A2 (en) * 2006-03-28 2007-10-04 Light Blue Optics Ltd Holographic display devices
US20100165429A1 (en) * 2007-03-30 2010-07-01 Light Blue Optics Ltd. Optical systems
RU2615310C2 (en) * 2015-01-12 2017-04-04 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие космического приборостроения "Квант" (ОАО "НПП КП "Квант") Holographic method of lifting height measurement above object surface within earth's atmosphere

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Демин В.В., Половцев И.Г., Симонова Г.В. Оптические измерения: учеб. пособие в 2 т./ Под ред. И. В. Самохвалова.- Томск: Издательский Дом ТГУ, 2014.- Т.1.-580 с. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Calluaud et al. Stereoscopic particle image velocimetry measurements of the flow around a surface-mounted block
CN104215193B (en) Object plane distortion measurement method and measuring system
JP2015052663A (en) Image processing method, image processing device, image-capturing device, and program
US10378963B2 (en) Optical system phase acquisition method and optical system evaluation method
Machikhin et al. Modification of calibration and image processing procedures for precise 3-D measurements in arbitrary spectral bands by means of a stereoscopic prism-based imager
RU2690974C1 (en) Holographic method of determining characteristics of optical systems: focal distances and focal segments
US10365164B2 (en) Optical system phase acquisition method and optical system evaluation method
CN112525097A (en) Method for measuring three-dimensional deformation of object based on multiple sensors
KR101166961B1 (en) Wavefront aberration retrieval method by 3D beam measurement
Popescu The power of imaging with phase, not power
KR20070119165A (en) A method of phase information extraction at digital hologram
JP6223368B2 (en) Method and tool for measuring the geometric structure of an optical element
Hong et al. Phase retrieval based on transport of intensity equation and image interpolation
CN115523865A (en) Three-dimensional measuring device and measuring method for laser damage of optical element
Preza et al. Image reconstruction for three-dimensional transmitted-light DIC microscopy
Burla et al. Fourier descriptors for defect indication in a multiscale and multisensor measurement system
CN114065650A (en) Deep learning-based multi-scale strain field measurement tracking method for crack tip of material
Hain et al. Principles of a volumetric velocity measurement technique based on optical aberrations
RU2693532C1 (en) Method for increasing accuracy of geometrical measurements carried out using a stereoscopic device based on a prism lens optical system
JP2022044113A (en) Aberration estimation method, aberration estimation device, program and storage medium
Zhao et al. Strain microscope with grating diffraction method
Arai Factors affecting the measurement resolution of super-resolution techniques based on speckle interferometry
Górski The influence of diffraction in microinterferometry and microtomography of optical fibers
CN105700321A (en) Method for judging focal reconstruction distance of digital hologram based on intensity variance of reconstruction image
CN113432731B (en) Compensation method in grating transverse shearing interference wavefront reconstruction process