Оценка качества изображения и расчет допусков. Рабочая программа дисциплины

Оценка качества изображения и расчёт допусков Рабочая программа дисциплины по направлениям подготовки: 551900 «Оптотехника (бакалавр, магистр)», 654000 «Оптотехника (дипломированный специалист)» специальности: 190700 «Оптико-электронные приборы и системы» специализации: 190708 «Проектирование оптических систем» факультеты: Оптико-информационных систем и технологий

1. Цели и задачи дисциплины Цель дисциплины: дать инженерную квалификацию, определяющую способность выпускника решать задачи создания оптических систем высокого качества. Задачи дисциплины: научить пониманию структуры изображения, образованного оптической системой, оценить его качество, определять допустимую величину остаточных аберраций, допустимые отклонения конструктивных параметров от номинальных значений и требования к качеству материала оптических элементов.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины Полученные в результате изучения дисциплины знания должны соответствовать современным представлениям о формировании изображения оптической системой, должны определить умение оценить его качество и вычислять допустимые отклонения параметров качества от идеальных значений, вычислять допски на изготовление оптических систем.

3. Объем дисциплины и виды учебной работы Вид учебной работы Общая трудоемкость дисциплины Аудиторные занятия Лекции Лабораторные работы (ЛР) Самостоятельная работа Вид итогового контроля (зачет, экзамен)

Всего часов

Семестры

115 54 36 18 61

10 115 54 36 18 61

экзамен

экзамен

4. Содержание дисциплины 4.1. Разделы дисциплин и виды занятий № п/п

Раздел дисциплины

Лекции

ЛР

СРС

Оптическая система как фильтр пространственных частот Структура изображения, образованного 2. оптической системой 3. Расчёт допусков 1.

4.2. Содержание разделов дисциплины 1. Оптическая система как фильтр пространственных частот. 1.1 Математическая модель оптической системы. 1.2 Геометрически идеальная оптическая система. 1.3 Инварианты, определяющие качество изображения, образованного реальной оптической системой. 1.4 Функция рассеяния точки (ФРТ), линии (ФРЛ). 1.5 Интеграл свёртки и его приложение к определению распределения освещённости в изображении. 1.6 Теорема Бореля. Оптическая передаточная функция (ОПФ) оптической системы. Оптическая система как фильтр пространственных частот. 1.7 Функция передачи модуляции (ФПМ) и функция передачи фазы (ФПФ). 1.8 ФРТ и ОПФ оптических систем в геометрическом приближении.

2. Структура изображения, образованного оптической системой. 2.1 Аберрационные свойства сферической поверхности. 2.2 Волновая аберрация. Взаимосвязь волновой аберрации с поперечной. 2.3 Математическое представление аберраций. 2.4 Комплексная функция зрачка. 2.5 Принцип Гюйгенса-Френеля. Математическое выражение принципа. 2.6 Дифракция Френеля и Фраунгофера. 2.7 Дифракция Фраунгофера на отверстиях различной формы. 2.8 Структура изображения точки, образованного оптической системой с синтезированной апертурой. 2.9 Приложение интеграла Н. Сонина к определению распределения освещённости в изображении точки. 2.10 Определение ФРТ по комплексной функции зрачка. 2.11 Нормированная освещённость в изображении точечного излучателя. Число Штреля. Число Штреля в случае малых аберраций. 2.12 Допустимая величина деформации волнового фронта. Критерий Релея. Критерий Марешаля. 3. Расчёт допусков. 3.1 Определение допустимых значений аберраций. 3.2 Расчёт допусков на конструктивные параметры оптических систем. 3.3 Расчёт допусков на отклонения формы оптических поверхностей от номинальной. 3.4 Расчёт допусков на погрешности расположения и формы поверхности элементов синтезированного зеркала. 3.5 Компенсация отклонений формы поверхностей юстировкой оптической системы. 3.6 Волновая аберрация оптической системы децентрированных поверхностей. 3.7 Расчёт допусков на децентрировку поверхностей оптической системы. 3.8 Расчёт допусков на отклонения углов отражательных призм. 3.9 Показатели качества оптических материалов. 3.10 Определение требований к оптическим материалам.

5. Лабораторный практикум, практические занятия и курсовые проекты 5.1. Лабораторный практикум № п/п 1. 2. 3.

№ раздела дисциплины 1, 2, 3 1, 2 2, 3

4.

1, 2, 3

5.

1, 2, 3

Наименование лабораторных работ Исследование аберрационных характеристик оптических систем Исследование энергетических характеристик оптических систем Исследование фокусировочных кривых Исследование частотно - контрастной характеристики оптической системы Исследование ФРТ, ФРЛ, ПК и числа Штреля

6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 6.1. Рекомендуемая литература а) основная литература 1. 2. 3. 4. 5. 6.

М. Борн, Э. Вольф Основы оптики. М.:Наука, 1970. М.М. Русинов Юстировка оптических приборов. М.: Недра, 1969.-328 стр. Г.В. Погарев Юстировка оптических приборов. Л.: Машиностроение, 1982.-237 с., ил. А.П. Грамматин Автоматизация проектирования оптических систем. Учебное пособие. Л.: ЛИТМО, 1989. М.Д. Мальцев Расчёт допусков на оптические детали. М.: Машиностроение, 1974.- 168 с. с ил. М.Н. Сокольский Допуски и качество оптического изображения. Л.: Машиностроение, 1989.-221 с.: ил.

б) дополнительная литература 1. 2. 3. 4. 5. 6.

А.П. Грамматин, Н.Е. Кунделева Расчёт допусков на конструктивные элементы оптических систем с учётом технологических границ. "ОМП".- 1981.-№6.-С.61 А.П. Грамматин, Н.Е. Кунделева Алгоритм автоматизированного расчёта допусков на конструктивные элементы оптических систем с учётом технологических границ. "ОМП".- 1982.-№9.-С. 25 В.А. Зверев, С.А. Родионов, М.Н. Сокольский Об оценке влияния местных деформаций волнового фронта на качество оптического изображения. Оптика и спектроскопия.-1974.-Т.36.-Вып.4.-С.792. В.А. Зверев, С.А. Родионов, М.Н. Сокольский Проблемы создания адаптивного зеркала. Изв. АН СССР. Сер. Физ.-Т.44.-№10.-С. 2066. В.А. Зверев Оптическая система с синтезированной апертурой. "ОМП".- 1986.-№12.- С.12. В.А. Зверев Требования к юстировке оптической системы с синтезированной апертурой. "ОМП". 1987.-№8.- С.11.

6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины компьютерные программы автоматизированного расчёта оптических систем САРО и ОПАЛ

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины Компьютерный класс

Программу составил: д.т.н., проф. Зверев В.А., кафедра Прикладной и компьютерной оптики