Современные оптические исследования и измерения, Кирилловский В.К., 2010

Современные оптические исследования и измерения, Кирилловский В.К., 2010.

   Рассматриваются методы и средства оптических измерений и исследований, способы определения порогов чувствительности и характеристик точности методов и аппаратуры.
Показаны инновационные направления в оптических измерениях и исследованиях оптических систем, включающие анализ и синтез новых схемных решений компьютеризированной аппаратуры для исследования аберраций и ошибок оптических систем и поверхностей, методов и аппаратуры для определения характеристик качества изображения. Алгоритмическое и программное обеспечение позволили реализовать мощные потенциальные возможности эффективных методов контроля, таких как сдвиговая интерферометрия и накопительная изофотометрия.
Учебное пособие написано в соответствии с программой Федеральной учебной дисциплины «Оптические измерения» и предназначено для студентов вузов, обучающихся по направлению «Оптотехника (бакалавр, магистр)», «Оптотехника (дипломированный специалист)». Представляет интерес для ученых и специалистов в области оптики и приборостроения.




РОЛЬ ИЗМЕРЕНИЙ В РАЗЛИЧНЫХ ОБЛАСТЯХ ЖИЗНИ.
Повышение качества промышленной продукции находится в неразрывной связи с постоянно возрастающими требованиями к соблюдению метрологических правил и норм, направленных на повышение уровня измерений, их точности, надежности и производительности [1]. Точность и своевременность измерительной информации обусловливает правильность принимаемых решений. От качества измерений зависят современные технологии и научные исследования, учет и экономия материальных ресурсов, техническая, экологическая и медицинская диагностика, крупные научные открытия.

Единство измерений и их требуемое качество контролируются и обеспечиваются государственными и ведомственными метрологическими службами.

Современное оптическое приборостроение характеризуется увеличением объемов выпуска оптической продукции, совершенствованием ее технических характеристик, необходимостью создания и производства новых классов приборов и систем. К оптике нового класса могут быть отнесены, например, оптические системы космических телескопов, высококачественные объективы исследовательских микроскопов, объективы оптических приборов для технологий микроэлектроники, оптические системы лазерных устройств записи и воспроизведения информации, оптические системы для лазерных технологий. Эти группы оптических систем могут соответствовать своему назначению прежде всего при условии достижения предельно высоких оптических характеристик качества изображения, когда волновой фронт, сформированный оптической системой, не имеет отклонений свыше нескольких сотых долей длины световой волны от формы, соответствующей идеальному качеству изображения (чаще всего сферической). Причем по концентрации энергии изображение, построенное реальной оптической системой, должно лишь на несколько процентов отличаться от идеального, т. е. предсказанного теорией дифракции.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Введение.
Глава первая Введение и общие вопросы. Современные инструменты познания. Точность оптических измерений.
1.1. Роль измерений в различных областях жизни.
1.2. Соотношение между метрологией и наукой о технических измерениях.
1.3. Средства измерений. Образцовые и рабочие средства измерений. Эталоны.
1.4. Способы обработки результатов измерения.
1.5. Точечный способ оценки.
1.6. Оптические методы измерений.
1.7. Погрешности оптических измерений.
1.7.1. Источники погрешностей при оптическом измерении.
1.7.2. Определение погрешности прибора.
1.8. Характеристики метода измерений (метрологические характеристики).
Список литературы к главе 1.
Глава вторая Теория чувствительности оптических измерительных наводок. Роль оптического изображения.
2.1. Основы теории оптических измерений. Этапы создания оптической системы.
2.2. Этапы оптического измерения.
2.3. Схема комплекса методов оптических измерений и исследований.
2.4. Оптические измерительные изображения первого и второго рода.
2.4.1. Изображения первого рода. Типовые тест-объекты и функции, описывающие их изображения.
2.4.2. Оптические измерительные изображения второго рода.
2.5. Чувствительность и точность оптических методов измерения. Оптические измерительные наводки.
2.5.1. Разрешающая способность и чувствительность поперечных и продольных наводок отсчетных труб и микроскопов.
2.5.2. Структура изображения светящейся точки.
2.5.3. Структура изображения светящейся линии, ее поперечный размер.
2.5.4. Структура изображения полуплоскости.
2.5.5. Разрешающая способность.
2.5.6. Чувствительность наводок.
2.5.7. Способы выражения смещений при оптических измерительных наводках.
2.5.8. Практическая чувствительность оптических измерительных наводок.
2.5.9. Соотношение между чувствительностью продольных и поперечных наводок.
2.5.10. Способы повышения чувствительности наводок.
Список литературы к главе 2.
Глава третья Функциональная схема прибора оптических измерений. Типовые узлы. Оптические измерения геометрических параметров.
3.1. Функциональная схема оптического измерительного прибора.
3.2. Работа измерительного оптического прибора.
3.3. Функционально-модульная идеология синтеза и унификации оптических измерительных схем.
3.4. Типовые узлы оптических измерительных приборов.
3.4.1. Коллиматор.
3.4.2. Измерительный микроскоп.
3.4.3. Зрительная труба.
3.4.4. Автоколлимационная зрительная труба.
3.4.5. Автоколлимационный микроскоп.
3.5. Применение вычислительной техники в оптическом приборостроении и контроле.
3.6. Методы измерения линейных величин.
3.6.1. Измерение толщин линз, воздушных промежутков и линейных размеров деталей.
3.6.2. Методы измерения толщины тонких пленок.
3.6.3. Измерение шероховатости поверхностей.
3.6.4. Аттестация линейных шкал и сеток оптических приборов.
3.6.5. Методы измерения радиусов кривизны и контроль формы сферических поверхностей.
3.6.6. Методы контроля точности формы плоских поверхностей.
3.6.7. Методы контроля асферических поверхностей.
3.6.8. Измерение фокусных отрезков и фокусных расстояний.
Список литературы к главе 3.
Глава четвертая Оценка качества оптического изображения и измерение его характеристик.
4.1. Понятие качества изображения оптической системы.
4.2. Оценка качества изображения оптической системы.
4.2.1. Способы оценки оптических систем.
4.2.2. Передача изображения через оптическую систему.
4.2.3. Критерии оценки качества оптического изображения.
4.2.4. Задача исследования структуры пятна рассеяния.
4.3. Исследование качества оптического изображения.
4.3.1. Измерение частотно-контрастных характеристик объективов.
4.3.2. Экспериментальные исследования структуры пятна рассеяния.
4.4. Фотографическая фотометрия.
4.4.1. Методика фотографической фотометрии пятна рассеяния.
4.4.2. Фотографические методы обработки изображения при контроле оптических систем.
4.5. Методы фотоэлектрического сканирования изображения светящейся точки.
4.6. Метод изофотометрии.
4.6.1. Изофотометрия с изменяющимся временем накопления.
4.6.2. Аппаратура фотографической изофотометрии.
4.7. Телевизионная изофотометрия.
4.8. Изофотометрия с изменяющимся световым потоком.
4.8.1. Телевизионный изофотометр с изменяющимся световым потоком.
4.8.1. Телевизионный изофотометр с изменяющимся световым потоком.
4.9. Компьютерная изофотометрия функции рассеяния точки.
4.10. Контроль качества изображения по функции рассеяния линии.
4.11. Метод изофотометрии функции рассеяния линии.
4.11.1. Компьютеризация изофотометрии ФРЛ.
Список литературы к главе 4.
Глава пятая Аберрации и качество изображения.
5.1. История методов исследования аберраций оптических систем и ошибок оптических поверхностей.
5.1.1. Теневой метод Фуко.
5.1.2. Метод Гартмана.
5.1.3. Интерферометрия.
5.2. Интерферометр Физо.
5.2.1. Контроль плоской поверхности.
5.2.2. Контроль сферической поверхности.
5.3. Оптический измерительный комплекс на базе лазерного дифракционного интерферометра.
5.3.1. Требования к точности образцовых элементов для классических и традиционных интерферометров.
5.3.2. Чувствительность интерферометрических отсчетов.
5.3.3. Интерферометры с дифрагированным эталонным (опорным) волновым фронтом.
5.3.4. Интерферометры с дифракцией на точечном отверстии для контроля ошибок формы прецизионных поверхностей.
5.4. Функции преобразования в интерферометрии.
5.4.1. Анализ погрешностей метода интерферометрии.
5.5. Высокоточная обработка и интерпретация сложных интерферограмм.
5.6. Конструктивное решение интерферометра с дифрагированным опорным волновым фронтом.
5.7. Компьютерные методы обработки и интерпретации интерферограмм.
5.7.1. Программа Zebra Master.
5.7.2. Программа Zebra Imager.
5.8. Интерферометр с голографической рассеивающей пластинкой.
5.9. Снижение погрешностей расшифровки интерферограмм средствами прикладной фоторегистрации.
5.10. Снижение погрешностей расшифровки гартманограмм.
5.11. Расширение возможностей метода Гартмана при использовании лазера.
5.12. Снижение влияния вибраций при интерферометрии.
5.13. Интерферометр с решеткой Ронки.
Список литературы к главе 5.
Глава шестая Инновационные направления в оптических измерениях и исследованиях оптических систем.
6.1. Современные методы повышения диапазона и точности оптических измерений.
6.2. Экспериментальное исследование качества оптического изображения.
6.2.1. Экспериментальные исследования структуры пятна рассеяния.
6.3. Компьютеризация метода изофотометрии.
6.3.1. Автоматизация метода изофотометрии с изменяющимся временем накопления.
6.3.2. Особенности компьютерной изофотометрии с накоплением.
6.3.3. Примеры применения аппаратуры компьютерной изофотометрии.
6.3.4. Алгоритмическое решение компьютерной версии изофотометрии с переменным накоплением.
6.4. Развитие и исследование метода компьютерной изофотометрии ФРТ с изменяющимся временем накопления.
6.4.1. Алгоритм выделения изофоты.
6.4.2. Установка контроля качества изготовления оптических систем.
6.5. Погрешности методов анализа и синтеза структуры изображения средствами изофотометрии. Пути повышения точности измерений и оценок.
6.6. Компьютерная изофотометрия ФРЛ с изменяющимся световым потоком.
6.6.1. Принцип и схема изофотометрии ФРЛ.
6.6.2. Алгоритм определения ФРЛ по методу изофотометрии.
6.6.3. Программа КИЗО-ФРЛ.
6.6.4. Изофотометр ФРЛ.
6.6.4. Изофотометр ФРЛ.
6.6.5. Фотометрический клин.
6.6.6. Погрешности методов анализа и синтеза структуры изображения средствами изофотометрии. Пути повышения точности измерений и оценок.
6.7. Экспериментальное исследование распределения излучения от субмикронного отверстия при моделировании структуры ближнего поля
6.7.1. Форма и структура распределения излучения, дифрагированного на малом отверстии.
6.7.2. Анализ дальнепольного распределения интенсивности.
6.7.3. Регистрация волнового фронта дальнего поля БРОМ-зонда и моделирование структуры апертуры зонда.
6.7.4. Разработка концепций использования волнового фронта дальнего поля для определения аппаратной функции оптоволоконных СБОМ-зондов.
6.7.5. Компьютерная обработка экспериментальных данных методом изофотометрической квазиинтерферометрии.
6.8. Интерферометр сдвига.
6.8.1. Математическое описание интерферометра бокового сдвига.
6.8.2. Алгоритм вычисления интерферограммы сдвига исходя из расчетных параметров исследуемой оптической системы.
6.8.3. Восстановление волнового фронта при обработке интерферограммы сдвига.
6.9. Интерферометр Ронки.
6.9.1. Физическая теория.
6.10. Принципы обработки интерференционных картин.
6.11. Универсальная программа Tiger.
Список литературы к главе 6.
Заключение.

Купить .





Теги: учебник по физике :: физика :: Кирилловский :: оптика