Вимірювання залишкової аберації ендоскопів

Основною аберацією оптичних систем ендоскопів можна вважати хроматичну аберацію положення, дисторсію і кривизну зображення. Оскільки ендоскоп розглядається як телескопічна система, то в схемі вимірювання перед об'єктивом випробовуваного приладу встановлюють коліматор, а після окуляра - фотооб'єктив [55]. Коліматор закріплений на поворотному лімбі для вимірювання польової аберації. За фотооб'єктивом розташовується мікроскоп з повздовжнім і поперечним переміщеннями, оснащений окуляр-мікрометром для вимірювання повздовжньої і поперечної аберації. Для вимірювання хроматичної аберації доцільно використовувати вузькосмугові інтерференційні фільтри. При вимірюванні дисторсії як тест-об'єкт вибрано біле перехрестя на темному фоні, а для вимірювання кривизни зображення - радіальна міра.

Принципова схема вимірювання хроматичної аберації положення представлена на рисунку 5.1. Випробовуваний ендоскоп 7 встановлюється так, що радіальна міра 3 спостерігається в центрі поля зору ендоскопа. За ендоскопом встановлюється фотооб'єктив 8, і за допомогою вимірювального мікроскопа 9 за наявності світлофільтру 2 розглядається зображення радіальною мірою. Після встановлення різкого зображення знімається відлік з відлікового пристрою 10 фокусувань мікроскопа. Потім світлофільтр замінюється на іншій, знаходиться площина найкращого встановлення, і проводиться відлік. Аналогічні вимірювання проводять і для третього світлофільтру.

Для переводу лінійних величин відліку в діоптрійну міру після окуляра ендоскопа необхідно знати положення площини зображення міри відносно задньої фокальної площини фотооб'єктива

,

де - фокусна відстань фотооб'єктива.

Рис. 5.1. Принципова схема вимірювання хроматичної аберації положення, дисторсії і кривизни зображення: 1 - освітлювальний пристрій; 2 - змінні інтерференційні світлофільтри; 3 - радіальна міра (перехрестя); 4 - коліматор; 5 - об'єктив коліматора з фокусною відстанню 100 мм; 6 - лімб; 7 - випробовуваний ендоскоп; 8 - фотооб'єктив; 9 - вимірювальний мікроскоп; 10 - відліковий пристрій

Хроматична аберація положення:

.

Для кожного кольору:

, .

Вимірювання дисторсії виконується за наведеною вище схемою, проте замість радіальної міри встановлюється перехрестя, а вхідна зіниця випробовуваного ендоскопа виставляється над центром обертання лімба 6. Для вимірювання дисторсії коліматор встановлюють за допомогою лімба на різні кути поля зору і вимірюють величину переміщення штриха перехрестя в площині зображення фотооб'єктива . Величина переміщення штриха перехрестя в тій же площині, відповідна ідеальній оптичній системі:

,

де - еквівалентна фокусна відстань системи "ендоскоп-фотооб'єктив";

- кут поля зору.

Еквівалентна фокусна відстань визначається наперед через збільшення всієї схеми вимірювання для осьової точки і відому фокусну відстань коліматора.

Відносна величина дисторсії:

.

Вимірювання кривизни зображення виконується за тією ж схемою з використанням радіальної міри. При відомому положенні задньої фокальної площини фотооб'єктива набувають значень і , відповідні різкому зображенню світи в сагітальному і меридіональному напрямах, відповідно, для різних кутів поля зору ендоскопа.

За результатами вимірювань обчислюють меридіональну і сагітальну кривизну зображення після окуляра ендоскопа за формулою:

.

Астигматичні відрізки відносно Гаусової площини зображення ендоскопа, визначені для основної довжини хвилі і відповідні величині розходження пучка після ендоскопа для осьової точки предмету , обчислюються як:

.

Астигматизм складе величину:

.

Кривизна зображення визначиться з виразу:

.