GB/T 13742-2009 光学传递函数测量准确度 GB/T13742-2009 标准下载解压密码：www.bzxz.net

ICS17.180.01
中华人民共和国国家标准
GB/T13742-—2009/IS011421:1997代替GB/T13742—1992
光学传递函数测量准确度
Accuracyof optical transferfunction(OTF)measurement（ISO11421：1997IDT）
2009-09-30发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2009-12-01实施
规范性引用文件
术语和定义、符号.
测量装置的误差来源
测量装置准确度的评定方法
测量的总误差计算
测量装置的准确度
例行性能评价
附录A（规范性附录）
附录B（资料性附录）
附录C（资料性附录）
参考文献
相位传递函数(PTF)测量准确度
各参数MTF变化率的确定
标称准确度(NAV)的计算
GB/T13742-2009/ISO11421:19978
GB/T13742—2009/IS011421:1997本标准等同采用ISO11421:1997《光学和光学仪器光学传递函数测量准确度》。
本标准等同翻译ISO11421：1997。为便于使用，本标准还做了下列编辑性修改：“本国际标准”一词改为“本标准”；删除国际标准的前言；
一国际标准的附录D改为本标准的“参考文献”本标准代替GB/T13742—1992《光学传递函数测量准确度》。本标准与GB/T13742—1992的主要差异为：增加了第3章的内容：术语和定义、符号；一第4章增加了“相干照明”及“基准线误差”对MTF测量的影响；一第4章增加了对MTF测量误差影响的数学表达式或计算公式；一第7章增加了计算标称准确度的首选参数值表；增加了附录A、附录B、附录C。
本标准的附录A为规范性附录，附录B、附录C为资料性附录。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国光学和光子学标准化技术委员会（SAC/TC103)归口。本标准负责起草单位：上海理工大学、华东师范大学。本标准主要起草人：黄卫佳、章慧贤、王蔚生。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：-GB/T13742—1992。
1范围
GB/T13742—2009/ISO11421:1997光学传递函数测量准确度
本标准规定了对光学传递函数(OTF)测量装置的误差来源和误差估算进行评价的通用导则，并提出了光学传递函数测量装置测量准确度的评定导则和评定方法。本标准适用于各种光学传递函数测量装置。规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T4315.1光学传递函数第1部分：术语、符号（GB/T4315.1—2009，ISO9334：2007，Optical transfer function-Definitions and mathematical relations,MOD)GB/T4315.2光学传递函数第2部分：测量导则（GB/T4315.2—2009，ISO9335：1995，Opti-cal transfer function-Principles and procedures of measurement,IDT)3术语和定义、符号
3.1术语和定义
GB/T4315.1确立的以及下列术语和定义适用于本标准。3.1.1
标准镜头standardlens
由包含一个平面的单个或多个透镜组成。标准镜头的测量应严格按规定的测量条件进行，其MTF的实测值与理论的MTF计算值之间的偏差不大于0.05。注：为了满足这-准确度要求，标准镜头通常结构简单，性能受到严格规定。例如一般使用的是50mm焦距的平凸标准镜头。这些镜头和其他几种标准镜头（包括远焦系统和工作在红外波段的镜头)不难得到。3.1.2
校验镜头auditlens
由一个或多个结构稳定的透镜组成。校验镜头的MTF值不能通过设计数据（通常是透镜合成的结果)计算得到，而是由官方认可的机构(条件允许首选国家标准实验室），在规定的测量条件下进行测量以得到其公认值。
3.2符号
表1中的符号适用于本标准。
表1符号
像高误差
毫米，毫弧度，度
毫米，旁弧度，度
毫米，旁弧度，度
GB/T13742-2009/S011421：1997符号
m(r,h)
m(r,h)或m(r,a)
p'(r,h')或p'(r,w)
q'(r,h')
n'(r,h')
AMTF(r)
△MTF(r)
AMTF(an）
AMTFAMTF(）
AMTF2）
像距误差
表1(续）
物方导轨直线性偏差
像方导轨直线性偏差
相对于参考轴的物方导轨垂直度偏差相对于参考轴的像方导轨垂直度偏差理想物面总误差
理想像面总误差
放大率
空间频率
空间频率误差
物方焦点的MTF变化率（对像增强器和类似系统）像方焦点的MTF变化率
像的MTF变化率
像距的MTF变化率
视场角
视场角误整
方位角
两狭缝间的方位角误差
(测试逻镜焦距)/(准直物镜焦距）或（非准直物镜焦距)/（准直物镜焦距）像方狭缝宽度
参考像平面较短狭鲶长度
中继透镜的MTF值
轴上空间题率
空间须率的MTF变化率
MTF误差
中继透镜的MTF误差
由中继透镜像差引起的MTF误差
准直物镜焦点的装定误差
MTF随机总误差
MTF系统总误差
MTF总误差
第n个误差源的MTF随机误差
第n个误差源的MTF系统误差
无盘纲
1/毫米，1/毫弧度，1/度
1/毫米，1/毫弧度，1/度
1/毫米
1/遮米
1/瓷米，1/毫弧度，1/度
1/恋来
旁弧度，度
意弧度，度
无盘纲
无迅纲
1/恋米，1/套孤度，1/度
密米，遮弧度，度
无盘纲
无盘纲
无是纲
无盘纲
无量纲
无盘纲
无盘纲
注：符号m(r,h)、m(r,h\)、p(r,h')是空间额率r和像高h或物高h(其值随频率和像高的变化而变化)的函数。2
4测量装置的误差来源
GB/T13742—2009/ISO11421:1997本章将列举OTF测量装置误差的主要来源及对MTF测量的影响，对PTF测量的简单说明见附录A。
4.1光学台系统的几何条件
光学台用于安放“测试图样组件”、“被测样品”以及“像分析器”，并使它们处于正确的几何关系下（即按GB/T4315.1选择成像状态）。为了满足正确的几何关系，通常要靠导轨的直线性或被测样品相对于参考平面的平行度以及角度标尺的准确度来保证。否则，将导致对理想的成像状态的偏离，引起OTF的测量误差。光学台几何参数对测量准确度的影响取决于所采用的测量布局（本标准不包括像“节点滑座光学台”的测量布局，用户必须自已对误差作出评估）。下面所列为GB/T4315.2所推荐的测量布局中的主要误差来源及产生的MTF偏差。4.1.1物和像均处于有限共轭
测试图样组件和像分析器的导轨必须垂直于“参考轴”。直线性和垂直度偏差所造成对理想像面的偏差，对测试图样组件和像分析器分别按式（1）、式（2）计算：
△Z(h)=△z(h)+h·Aa
AZ'(h')=Az'(h')+h'. Aa
式中：
h-—物高，单位为毫米(mm)；
h-—像高，单位为毫米(mm)；bzxZ.net
Az—物方导轨直线性偏差，单位为毫米(mm)；△z'—像方导轨直线性偏差，单位为毫米(mm)；△a相对于参考轴的物方导轨垂直度偏差,单位为弧度(rad)；Aa'——相对于参考轴的像方导轨垂直度偏差，单位为弧度(rad)。两项合成的结果按式(3)计算：
AZ'(h')总 = AZ'(h') +M . Az(式中：
M—放大率(M
令m'(r，h\)是调焦时MTF(r)的变化率，则MTF误差按式(4)计算：△MTF(r)=m'(r,h')·△Z'(h)总(1)
（2）
（3）
·（4）
像高准确度和物或像距准确度是导致MTF偏差的两种误差来源。假设像高和像距为参数项，则MTF误差按式(5)计算：
AMTF(r)=p'(r,h')·Ah+q(r,h')·Al'.式中：
Ah—一像高误差，单位为毫米(mm)；△—像距误差，单位为毫米(mm)。p'、q'是相应的MTF变化率，其影响通常较小，被忽略(它对MTF偏差不大于0.01)。4.1.2物处于无限远和像处于有限共轭除了单一导轨，可以与4.1.1相似考虑，相对于理想像面的偏差按式(6)计算：AZ'(h')s-Az(h')+h.Aa
MTF的相应误差按式(7)计算：
·（6）
GB/T13742-2009/ISO11421:1997AMTF(r)=m'(r,h')。△Z'(h')总像高或视场角的装定误差和物方无限远的调整误差会对MTF测量产生误差，按式（8)计算：AMTF(r)=p'(r,h')。Ah'+q'(r,h')。Al'....如果像方是视场角而不是像高，则按式(9)计算：AMTF(r)=p'(r,w)。Aw+q(r,h')。△l'.式中：
视场角，单位为度（\）；
Aw——视场角误差，单位为度()。△I'的值由物方无限远的已知偏差确定，按式(10)计算：'
式中：
f一一透镜焦距，单位为毫米（mm）；l---物距，单位为毫米(mm）。
（7）
.（8)
（9）
....(10)
如果未使用推直物镜，而是采用加长物距来近似无限远的情况，通常后两种误差来源对MITF的测量误差响较小，可以忽咯。
4.1.3物和像均处于无限远
在这种测量布局下（见GB/T4315.2），当改变像方视场角时，像方推直管必须与像分析器连动，从而不会产生由于工作焦点随像方角度（或视场角）改变而带来的MTF误差。如果测量布局无法保证上述要求，或者由于支撑像方准直管和像分析器的调焦导轨自身的机械弯曲而造成它们之间相对关系的改变，则将产生MTF误差按式(11)计算：AMTF(r)=m'(r,w)。△z'(w)
式中：
Az(w)-机械误差，单位为米(mm)；m（r，)—调焦时MTF的变化率，单位为1/毫米(mm-\）。由于视场角的装定以及无限远物距的调整也会产生MTF误差，相应的关系式同4.1.2。AMTF(r)=p(r,w)。Aa+q(r,h)△lA1\的值由物方无限远的已知偏差确定。按式(13)计算：A'
4.1.4像增强器以及其他物理定义物和（或)像平面的系统·（11)
·（12）
（13）
测母这类系统的-一个常用方法，是在像和（或）物平面内的每一个测试部位都重新调焦，使测试目标调焦到物平面和(或)像平面调焦到像分析器，这样可以消除由机误差引起的调焦误差。由于在物或像平面内指定测试部位装定不正确也会产生MTF误差，而这种误差通常被忽咯，同4.1.1叙述的，则：AMTF(r)=p'(r,h')。h
..（14）
而当物或像的位置改变，保持测试图样组件不变，像分析器导轨是直线且平行于物或像面，此时采用不重新调焦的测量方法，MTF误差按式（15）计算为：AMTF(r)=m(r,h)[Az(h)+hAa]+m'(r,h)[Az'(h')+h。△a］........（15)4.1.5被测样品的安装
被测样品安装不能每次精确定位，每次测量中，由于被测样品的卸下和重新安装会导致测量结果的变化。主要影响是使像面产生微量倾斜，对MTF造成的测量误差不容忽视，见4.1.1角度误差的关系式。
4.2改变方位
4.2.1物和像均处于有限共轭
GB/T13742—2009/ISO11421:1997AMTF(r)=m(r,h)[Az()+M.Az()]
4.2.2物处于无限远和像处于有限共轭AMTF(r)=m(r,h)[z'()+R2.Az()]式中：
R——(被测透镜焦距)/(准直物镜焦距)。通常R2较小，括号中的第二项可以被忽略。4.2.3物和像均处于无限远
MTF(r)=m(r,W)[△z()+(M.R)2.△z()]式中：
-（非准直物镜焦距)/(准直物镜焦距)；测试望远镜的放大率。
4.2.4像增强器以及其他物理定义物和(或）像平面的系统·（16）
（17）
（18）
对每个测试方位（见4.1.4），测量时如果将测试目标重新调焦到物平面和（或）像平面重新调焦到像分析器，则没有误差产生。如果物或像的方位改变而不重新调焦，则MTF误差按式（19)计算：AMTF(r)=m(r,h)·Az(Y)+m'(r,h')·Az'()4.3
测试图样组件和像分析器的定位对中.（19）
如果物方图样和像方图样为非圆对称，则应重视它们的相对定位。当图样为垂直于扫描方向的狭缝时，两者之间的角位移△亚将导致狭缝宽度的增大（见图1)，按式(20)计算：Ag'=L'. Ay
式中：
一两个像面狭缝中较短的那个长度，单位为毫米(mm)。4业
挡描方向
W=g'+L'sinAy
线扩散函数；
分析器狭缝；
L'——狭缝长度；
狭缝宽度；
角位移；
狭缝有效宽度。
图1分析器狭缝与测试图样组件之间的相对定位误差示意图（20）
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