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This article was downloaded by: [Columbia University] On: 12 November 2014, At: 18:54 Publisher: Taylor & Francis Informa Ltd Registered in England and Wales Registered Number: 1072954 Registered office: Mortimer House, 37-41 Mortimer Street, London W1T 3JH, UK Optica Acta: International Journal of Optics Publication details, including instructions for authors and subscription information: http://www.tandfonline.com/loi/tmop19 Über den Einfluss von Mikroobjektiven bei der Messung der Modulations-Übertragungsfunktion Optischer Systeme Paul Kuttner a a Optische Werke G. Rodenstock, München Published online: 11 Nov 2010. To cite this article: Paul Kuttner (1969) Über den Einfluss von Mikroobjektiven bei der Messung der Modulations-Übertragungsfunktion Optischer Systeme, Optica Acta: International Journal of Optics, 16:6, 761-770, DOI: 10.1080/713818232 To link to this article: http://dx.doi.org/10.1080/713818232 PLEASE SCROLL DOWN FOR ARTICLE Taylor & Francis makes every effort to ensure the accuracy of all the information (the “Content”) contained in the publications on our platform. However, Taylor & Francis, our agents, and our licensors make no representations or warranties whatsoever as to the accuracy, completeness, or suitability for any purpose of the Content. Any opinions and views expressed in this publication are the opinions and views of the authors, and are not the views of or endorsed by Taylor & Francis. The accuracy of the Content should not be relied upon and should be independently verified with primary sources of information. Taylor and Francis shall not be liable for any losses, actions, claims, proceedings, demands, costs, expenses, damages, and other liabilities whatsoever or howsoever caused arising directly or indirectly in connection with, in relation to or arising out of the use of the Content. This article may be used for research, teaching, and private study purposes. Any substantial or systematic reproduction, redistribution, reselling, loan, sub-licensing, systematic supply, or distribution in any form to anyone is expressly forbidden. Terms & Conditions of access and use can be found at http://www.tandfonline.com/page/terms- and-conditions

Über den Einfluss von Mikroobjektiven bei der Messung der Modulations-Übertragungsfunktion Optischer Systeme

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Page 1: Über den Einfluss von Mikroobjektiven bei der Messung der Modulations-Übertragungsfunktion Optischer Systeme

This article was downloaded by: [Columbia University]On: 12 November 2014, At: 18:54Publisher: Taylor & FrancisInforma Ltd Registered in England and Wales Registered Number: 1072954 Registeredoffice: Mortimer House, 37-41 Mortimer Street, London W1T 3JH, UK

Optica Acta: International Journal ofOpticsPublication details, including instructions for authors andsubscription information:http://www.tandfonline.com/loi/tmop19

Über den Einfluss vonMikroobjektiven bei der Messung derModulations-ÜbertragungsfunktionOptischer SystemePaul Kuttner aa Optische Werke G. Rodenstock, MünchenPublished online: 11 Nov 2010.

To cite this article: Paul Kuttner (1969) Über den Einfluss von Mikroobjektiven bei der Messung derModulations-Übertragungsfunktion Optischer Systeme, Optica Acta: International Journal of Optics,16:6, 761-770, DOI: 10.1080/713818232

To link to this article: http://dx.doi.org/10.1080/713818232

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Taylor & Francis makes every effort to ensure the accuracy of all the information (the“Content”) contained in the publications on our platform. However, Taylor & Francis,our agents, and our licensors make no representations or warranties whatsoever as tothe accuracy, completeness, or suitability for any purpose of the Content. Any opinionsand views expressed in this publication are the opinions and views of the authors,and are not the views of or endorsed by Taylor & Francis. The accuracy of the Contentshould not be relied upon and should be independently verified with primary sourcesof information. Taylor and Francis shall not be liable for any losses, actions, claims,proceedings, demands, costs, expenses, damages, and other liabilities whatsoever orhowsoever caused arising directly or indirectly in connection with, in relation to or arisingout of the use of the Content.

This article may be used for research, teaching, and private study purposes. Anysubstantial or systematic reproduction, redistribution, reselling, loan, sub-licensing,systematic supply, or distribution in any form to anyone is expressly forbidden. Terms &Conditions of access and use can be found at http://www.tandfonline.com/page/terms-and-conditions

Page 2: Über den Einfluss von Mikroobjektiven bei der Messung der Modulations-Übertragungsfunktion Optischer Systeme

OPTICA ACTA, 1969, VOL. 16, NO. 6, 761-770

I]ber den Einfluss von Mikroobjektiven bei der Messung der Modulations-LTbertragungsfunktion optischer Systeme

PAUL KUTTNER

Optische Werke G. Rodenstock, Miinchen

(Eingegangen am 21. ffanuar 1969)

Zusammenfassung. Bei der Messung der l~bertragungsfunktion optischer Systeme Wird im allgemeinen zur Vergr6flerung der bildseitigen Intensi~ts- verteilung ein Mikroobjektiv eingesetzt. Urn den Einflul3 yon Mikroobjektiven auf die Genauigkeit der Ergebnisse der Messung yon ~bertragungsfunktionen zu untersuchen, wurden mit einem hoehge6ffneten gut korrigierten Objektiv Messungen mit und ohne Mikroobjektiv durchgefiihrt. Ein friiher besehriebenes Get,it [1], bei clem die bildseitige Intensitgtsverteilung grunds~itzlich ohne Zwischenschaltung eines Mikroobjektives abgetastet wird, wurde so erweitert, dal~ Messungen von l~bertragungsfunktionen mit und ohne Mikroobjektiv durehgeftihrt werden konnten. Nur Mikroobjektive, die im Bereich der ausgenutzten Aperturen als ideale Objektive anzusehen sind, haben keinen Einflul~ auf die Mel3ergebnisse. Auf der Achse ideal gute Mikroobjektive k6nnen bei aul3eraxialen Messungen von l~bertragungsfunktionen des Priiflings zu betr~ichtlichen Mel3fehlern f(ihren.

1. Aufgabenstellung Bei der Messung der Modulations-l~bertragungsfunktion optischer Systeme

wird im allgemeinen die bildseitige Intensit~itsverteilung mit einem Mikroobjektiv vergrtil]ert abgebildet und die vergr6Berte Intensit~itsverteilung mit einem entsprechend breiten Spalt abgetastet. Da der Strahlengang zwischen dem Pr/ifling und dem Mikroobjektiv koh~irent ist, kann der Einflug des Mikro- objektives auf das Megergebnis nicht eliminiert werden. Um zu prfifen, in welchem Mage Mikroobjektive die Ergebnisse der Messung von I3bertragungs- funktionen beeinflussen kiSnnen, wurden yon einem hochge6ffneten gut korrigierten Objektiv t3bertragungsfunktionen mit und ohne Mikroobjektiv f/ir Licht der WeUenl~inge A= 546 nm gemessen. Als Testobjektiv wurde ein Objektiv 1: 1,5/f=25mm verwendet. Unter den im Handel befindlichen Mikroobjektiven wurde ein geeignet erscheinendes ausgew~ihlt. Seine Vergr6Berung ist 10x und seine numerische Apertur A=0,25.

2. Beschreibung der MeBanordntmg In einer frfiheren Arbeit [1] wurde ein Ger~it t zur Messung von 12ber-

tragungsfunktionen beschrieben, bei dem als Testobjekt ein sehr schmaler inkoh~irent ausgeleuchteter Spalt verwendet wird. Das vom Prfifling entworfene Linienbild H(¢1) wird ohne Zwischensehaltung eines Mikroobjektives mit einem 0,5 oder 1/zm breiten Spalt abgetastet. Die l~bertragungsfunktion L(f) ist die Fourier-Transformierte des so gemessenen Linienbildes. Die Fourier-Trans- formation wird mit einem Analogrechner durchgeffihrt.

t Dieses von den Optischen Werken G, Rodenstock entwickelte Geriit wird yon der Firma Askania, Berlin, serienm~il3ig gebaut und in den Handel gebracht.

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762 P. Kuttner

Dieses Ger~it wurde so erweitert, dab sowohl das Linienbild H(~I) als auch das mit einem Mikroobjektiv vergr6Berte Linienbild abgetastet werden k6nnen. Die beiden MeBanordnungen sind in Figur 1 dargestellt. Da der Prtifling fiir unendlich groBe objektseitige Schnittweite korrigiert ist, wurde der inkoh~irent leuchtende Test in der Brennebene eines im achsnahen Bereich ideal guten Kollimators mit 1500mm Brennweite gestellt.

(CI,) Meflbereich u 1 v I =const

T ~ 5EV

y'

5 F2 tl K- ~ ~d, i

Pri~flings

K I S T 1

~ enbild

I Fourier Transformation

Obertragungsfunktion

MeNbereich g2

i = const

P y~

K t

F I F 2 L I

Bildebene B'(2B~ldeb ene H dB~de!ePruflings Pb~nf~ings clels d Mikroobjektivs

~.~nie nbild

I ,,oo':,=:o,,00,1 11

Uber tragungsfunktion

Figur 1. (a) MeBanordnung zur Messung der ~bertragungsfunktion ohne Mikroobjektiv gem~iB [1]. (b) MeBanordnung zur Messung der l]bertragungsfunktion mit Mikroobjektiv. P, Priifling; M, Mikroobjektiv; T1, Testspalt; T2, MeBspalt; F, Feldlinse; SEV, Sekundiirelektronenvervielfacher; K, Kollimator; S, Streu- scheibe ; K1, Kondensor; F1, W~irmeschutzfilter; F~, Lichtfilter ; H, Halogenlampe; L1, L2, Feldlinse; cr, bildseitiger Aperturwinkel des Priiflings--objektseitiger Aperturwinkel des Mikroobjektives; ~', bildseitiger Aperturwinkel des Mikro- objektives.

Zur Messung von Obertragungsfunktionen ohne Mikroobjektiv wird der MeBspalt mit konstanter Geschwindigkeit v 1 in der Bildebene des Prfiflings verschoben. Der MeBbereich ul muB so groB sein, dab der nicht erfaBte Teil des Linienbildes vernachlassigt werden kann. Zur Messung yon Ubertragungs- funktionen unter Zuhilfenahme eines Mikroobjektives wird der MeBspalt in der Bildebene des Mikroobjektives, dessen AbbildungsmaBstab/3' genau einzustellen ist, mit konstanter Geschwindigkeit v 2 verschoben. Der MeBbereieh us muB bei

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Einfluss yon Mikroobjektiven auf MtflF 763

dem hier verwendeten Mikroobjektiv das Zehnfache des Bereiches u 1 betragen, so dab auch hier der nicht erfaBet Teil des Linienbildes vernachliissigt werden kann.

3. Messungen auf der optischen Achse 3.1. Messung der Obertragungsfunktionen des Priiflings mit und ohne Mikroobjektiv

Fiir die in Tabelle 1 angegebenen Blendenzahlen wurden auf der optischen Achse die 13bertragungsfunktionen des Prtiflings mit und ohne Mikroobjektiv gemessen. Die Blendenzahlen B des Priiflings wurden aus den MeBwerten yon Brennweite und Durchmesser der Eintrittspupille ermittelt.

Bei den Messungen ohne Mikroobjektiv wurde auf der Achse fiir jede Blendenzahl auf maximalen Wert der ~3bertragungsfunktion fiir die Ortsfrequenz yon 200 Per/mm fokussiert. Bei den Messungen mit Mikroobjektiv wurde auf der Achse fiir jede Blendenzahl auf maximalen Wert der ~bertragungsfunktion fiir 20 Per/mm fokussiert. Diese Ortsfrequenz in der Bildebene des Mikro- objektives entspricht wegen der 10-fachen Mikroskopvergr6Berung der Frequenz yon 200 Per/mm in der Bildebene des Priiflings.

Tabelle 1. Blendenzahlen von Priifling und Mikroobjektiv.

Blendenzahl B des Priiflings

1,96 2,26 2,70 3,78 5,37

Bildseitige Blendenzahl B' des Mikroobjektives

19,6 22,6 27,0 37,8 53,7

Bildseitige Grenzfrequenz fo' des Mikroobjektives ffir

A = 546 nm

93,4 Per/ram 81,1 Per/ram 67,8 Per/ram 48,5 Per/ram 34,2 Per/ram

Bei den Blendenzahlen 1,96 bis 2,70 war der MeBbereich u l = 0 , 1 m m ausreichend, bei den Blendenzahlen 3,78 und 5,37 waren 0,2mm notwendig, um das gesamte Linienbild zu erfassen.

Die MeBergebnisse sind in Figur 2 aufgezeichnet. Bei den mit Mikro- objektiv gewonnenen MeBergebnissen wurden die in der Bildebene des Mikro- objektives gemessenen Ortsfrequenzen in die zugeh/Srigen Frequenzwerte der Bildebene des Prfiflings umgerechnet. Diese MeBergebnisse zeigen, dab im Frequenzbereich fiber 100 Per/mm die mit diesem Mikroobjektiv gemessenen l~bertragungsfunktionen yon den ohne Mikroobkejtiv gemessenen abweichen kiSnnen. Aus den MeBergebnissen bei Blende 1,96 und 2,26 ist zu sehen, dab bei gegebener Blendenzahl die Richtung der Abweichung fiir verschiedene Frequenzbereiche durchaus verschieden sein kann. Bei Blendenzahl 3,78 sind die Unterschiede zwischen den mit und ohne Mikroobjektiv gemessenen l~ber- tragungsfunktionen nur noch geringf/igig und bei Blendenzahl 5,37 sind die beiden Kurven identisch.

3.2. 3lessung der Ubertragungsfunktionen des Mikroobjektives Die 13bertragungsfunktionen des Mikroobjektives wurden auf der Achse bei

inkoh~irenter Ausleuchtung fiir diese Blendenzahlen gemessen und mit den

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764 P. Kuttner

I L ( f )1

100 200 300

-- f

400 500 600 Per/ram

| t ) B=1,96 (2) B= 2,26

I L ( f ) l

!

o,e

0 ,6 x , \ I

0,5 . ' ~

0,3 - - i - - - - 0,2 ]

100 200 300 t, O0 500

f

600 Per/ram

(3) B=2,7 (t~) B= 3,78 (5) B= 5,37

Figur 2. l~bertragungsfunktionen des Pri~flings gemessen mit und ohne 10 x Mikroobjektiv; Bildwinkel w = 0 °, A = 546 nm; f , Ortsfrequenz in der Bildebene des Prfiflings. , l~lbertragungsfunktionen ohne Mikroobjektiv gemessen; , l~bertragungsfunktionen mit Mikroobjektiv gemessen.

berechneten ~bertragungsfunktionen der idealen Objektive gleicher Aperturen verglichen. Die zur Bereehnung dieser idealen 13bertragungsfunktionen n6tigen bildseitigen effektiven Blendenzahlen B' des Mikroobjektives kSnnen aus den objektseitigen Aperturwinkeln a und der Vergr6Berung des Mikroobjektives mit Hilfe der Sinus-Bedingung ermittelt werden. Die Grenzfrequenzen fo' in der Bildebene des Mikroobjektives folgen dann aus:

1 f ° ' = B'X" (1)

Zur Einstellung der durch die Blendenzahlen B des Prfiflings vorgegebenen Aperturen wurden am Mikroobjektiv Blenden mit den Durchmessern:

2e d = (2)

~ / ( 4 B 2 f f 2 - 1 )

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Einfluss yon Mikroobjektiven auf MfYF 765

eingesetzt, e ist der Abstand der Blendenebene v o n d e r Bildebene des Mikro- objektives. Natiirlich wurden diese Blenden nur bei den Messungen der ~bert ragungsfunkt ionen des Mikroobjektives auf der optischen Achse verwendet.

Die HiShe des Kantenbildes am Ende des Mellbereiches u (u = u l oder u 2 und entsprechend v = v 1 oder v2), gegeben durch:

E u H(t)dt (3) d ~ul~ v)

ist ein Mall f/ir den durch die Objektivanordnung hindurchtretenden Strahlungs- flull. In Gleichung (3) hat die Variable t die Dimension einer Zeit. Experimentell kann damit mit dem in Figur 1 (b) gezeigten Aufbau im Falle w = 0 ° die riehtige

I L ( f ' ) l

T

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0,9

o,8 0,7

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0,5

0,4

0.3 o,2

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0

, I , ~ ; . . = . . i - - 1 ! ,

1 10 20 30 40 50 60 70

= f,

80 Per/ram

IL ( f ' ) l

(t) B '= t9,6 (2) B1=22,6

1

o,e

0,6

o.s

0,3 3 ~ /

o,2 /~ s (~=- - - ) > ~

tO 210 30 40 50 60 70

f ,

80 Per/mm

(3| B '= 27~0 (4) B ' = 3 7 , 8 (5) B f=53 j7

Figur 3. l~bertragungsfunktionen des 10 x Mikroobjektives bei inkohiirenter Ausleuchtung for w=0°; f l ' = - 1 0 ; ;~=546nm; f ' , Ortsfrequenz in der Bildebene des Mikroobjektives. , gemessene l]bertragungsfunktionen; , berech- nete l]bertragungsfunktionen for ideale Objektive gleicher Blendenzahlen.

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Gr6ge der Blendendurchmesser ermittelt werden, indem die Blenden schrittweise so welt aufgebohrt werden, bis die H6he des Kantenbildes mit eingesetzter Blende genau den Wert ohne Blende erreicht.

Zur Messung der l~bertragungsfunktionen des Mikroobjektives wurde der Testspalt in der Objektebene des Mikroobjektives aufgestellt. Die MeBergebnisse sind in Figur 3 aufgezeichnet. Im Bereich der bildseitigen Blendenzahlen B' - 19,6 bis 27,0 gibt es Unterschiede zwischen den gemessenen und den ffir ideale Objektive gleicher Blendenzahlen berechneten l~bertragungsfunktionen. Wird das Mikroobjektiv im Bereich dieser Blendenzahlen zur Messung yon l~ber- tragunsgfunktionen eingesetzt, so beeinfluBt es, wie Figur 2 zeigt, die MeBergeb- nisse. Bei Blende B'=37,8 unterscheidet sich die gemessene ~bertragungs- funktion des Mikroobjektives kaum noch yon der eines idealen Objektives gleicher Blendenzahl. Wird das Mikroobjektiv mit dieser Blendenzahl zur Messung von l~bertragungsfunktionen eingesetzt, so hat es, wie Figur 2 zeigt, nur noch einen geringen EinfluB auf das Megergebnis. Bei Blende B'=53,7 schlieBlich wird das Mikroobjektiv ein ideales Objektiv und hat, wie Figur 2 zeigt, bei der Messung yon Ubertragungsfunktionen keinen EinfluB mehr auf die Genauigkeit der MeBwerte.

4. Messung der t~bertragungsfunktionen des Priiflings mR und ohne Mikroobjektiv •r Bfldwinkel w ~ 0 ° Um zu prfifen, welchen EinfluB Mikroobjektive, die bei bestimmten

Blendenzahlen auf der Achse als ideale Objektive zu betrachten sind, auf die Ergebnisse der Messung yon ~bertragungsfunktionen bei Bildwinkel w #0 ° haben k6nnen, wurden ffir tangentiale Testrichtung die l~bertragungsfunktionen des Prfiflings bei den in Tabelle 2 angegebenen Blendenzahlen und Bildwinkeln mit und ohne Mikroobjektiv gemessen. Bei den Messungen ohne Mikroobjektiv war der Bereich u 1=0,2mm ffir alle Blendenzahlen ausreichend; mit Mikro- objektiv wurde wieder der Bereich u~-- 10u 1 verwendet.

Tabelle 2. Blendenzahlen und Bildwinkel bei Messung von l]bertragungsfunktionen ftir Bildwinkel w = 0%

Blendenzahl B des Prfiflings

3,78

5,37

8,5

11,0

Diesen Blendenzahlen entsprechende

Aperturwinkel cr

7 ° 35'

5 ° 21'

3 ° 22'

2 ° 36'

Fokussierfrequenz in der Bildebene des Prtiflings

bei w = 0 °

200 Per/mm

200 Per/mm

100 Per/mm

100 Per/mm

Bildwinkel w

~ ,6 o 9 o

~ -6 o 9 °

~6 o

t 9 °

Bei der Messung der ~bertragungsfunktionen ohne Mikroobjektiv ffir Bildwinkel w ¢ 0 ° wurde der MeBspalt in der Bildebene um die Strecke:

y ' =f~ tan w, (4)

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Einfluss yon Mikroobjektiven auf MUF 767

bis zum Bildort verschoben und dort das Linienbild abgetastet, f~ ist in Gleichung (4) die Brennweite des Pr/iflings. Die Bildebene ist die Normalebene zur optischen Achse errichtet am Ort, an dem bei vorgegebener Blendenzahl die l~bertragungsfunktion fiir w = 0 ° fiir diein Tabelle 2angegebene Fokussierfrequenz ihr Maximum erreicht. Zur Messung der Obertragungsfunktionen mit Mikroobjektiv wurde das Mikroobjektiv mit dem MeBspalt und dem Sekund~ir- elektronenvervielfacher um die Strecke y' =fp tan w verschoben. Die Richtung dieser Versehiebung steht genau senkrecht zur optischen Achse. Um eine Defokussierung zu vermeiden, wurde der Abstand des Mikroobjektives von der Bildebene auf 1/zm genau eingehalten. Der gr6Bte Bildwinkel wurde bei den Blendenzahlen 3,78 und 5,37 so gew~ihlt, dab durch das Mikroobjektiv gerade noch keine Vignettierung verursacht wird. Bei den Blendenzahlen 8,5 und 11,0 wurden die 1]bertragungsfunktionen f/Jr dieselben Bildwinkel gemessen wie bei Blende 5,37.

Die MeBergebnisse sind in Figur 4 aufgezeichnet. Bei den mit Mikroobjektiv gewonnenen Megergebnissen wurden wieder die in der Bildebene des Mikro- objektives gemessenen Ortsfrequenzen in die zugeh~Srigen Frequenzwerte der Bildebene des Priiflings umgereehnet. Auch bei den Blendenzahlen 3,78 und 5,37, fiir die dieses Mikroobjektiv auf der optischen Achse als ideales Objektiv anzusehen ist, kann seine Verwendung bei der Messung von l~bertragungsfunk- tionen fiir Bildwinkel w ¢0 ° yon gut korrigierten Objektiven, wie die Darstellung (a) und (b) in Figur 4 zeigen, die Ursache von betr~ichtlichen Mel3fehlern sein.

Bei Blende 8,5 unterscheidet sich f/ir den Bildwinkel w= 6 ° die mit Mikro- objektiv gemessene l~bertragungsfunktion nur noch geringfiigig von der ohne Mikroobjektiv gemessenen. Ffir den Bildwinkel zo = 9 ° erreicht der Unterschied zwischen den mit und ohne Mikroobjektiv gemessenen 13bertragungsfunktionen im mittleren Frequenzbereich noch den Wert 0,05. Dieser Sachverhalt ist aus den MeBkurven (c) in Figur 4 zu ersehen. Bei Blende 11,0 schliel31ich werden, wie die Mel3kurven (d) in Figur 4 zeigen, die mit und ohne Mikroobjektiv gemessenen l~bertragungsfunktionen fiir den Bildwinkel w = 6 ° identisch und Rir w = 9 ° sind sie nahezu gleich.

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B= 3,?8 ( I ) w = 4 ° ( 2 ) w = 7 ~'

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B= 5.37 ( I ) w = 6 o ( 2 ) w = 9 o

50 100 150 200 250 Per / ram

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B=8,50 (1) w = 6 ° (2) w = 9 °

I !

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- 1 ( - r = - - - ) l

50 100 150 200 250 PJr /mm

= f

B : 11,0 ( 1 ) w = 6 ° ( 2 ) w = 9 °

Figur 4. ~bertragungsfunktionen des Priiflings fiir w ~ 0 °, gemessen mit und ohne 10 x Mikroobjektiv, Testrichtung tangential; A = 546 nm; f, Ortsfrequenz in der Bildebene des Priiflings. - - , ~bertragungsfunktionen ohne Mikroobjektiv gemessen; , Obertragungsfunktionen mit Mikroobjektiv gemessen.

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Einfluss yon Mikroobjektiven auf M UF 769

5. Diskussion der Ergebnisse und Folgerungen Werden Mikroobjektive bei der Messung von Ubertragungsfunktionen

optischer Systeme zur VergrtiBerung der bildseitigen Intensit~itsverteilung eingesetzt, so k6nnen sie einen EinfluB auf die Genauigkeit der MeBergebnisse haben. Die Messungen von Ubertragungsfunktionen, die bei verschiedenen Blendenzahlen mit einem gut korrigierten hoehge6ffneten Objektiv ftir den Bildwinkel w=O ° mit und ohne Mikroobkejtiv durehgeffihrt wurden und die anschliegenden Messungen der Ubertragungsfunktionen des Mikroobjektives ffir inkoh~irente Ausleuchtung bei den entsprechenden Blendenzahlen zeigen, dab das Mikroobjektiv nur dann keinen EinfluB auf die MeBergebnisse hat, wenn es ffir die ausgenutzten Aperturen als ideales oder wenigstens nahezu ideales Objektiv angesehen werden kann. Der hier verwendete Prtifling muBte bis auf Blende 4 abgeblendet werden, damit das eingesetzte Mikroobjektiv keinen EinfluB mehr auf das Ergebnis der Messung von ~bertragungsfunktionen ffir den Bildwinkel w = 0 ° hat. Das bedeutet, dab mit einem solchen Mikro- objektiv die t~bertragungsfunktionen von Objektiven, deren Korrektionszustand dem des hier verwendeten ~ihnlich ist, nur ffir Bedndenzahlen B > 4 auf der optischen Achse ohne Beeinflussung der MeBergebnisse gemessen werden k6nnen. Ffir Blendenzahlen B < 4 beeinfluBt ein solches Mikroobjektiv die MeBergebnisse. Im Bereich der Ortsfrequenzen unterhalb yon rund 100 Per/mm tritt diese Beeinflussung kaum in Erseheinung, fiber 100 Per/mm erreicht sie Werte bis zu 0,1. Richtung und Gr6Be dieser Beeinflussung h~ingt vom Korrektionszustand des Mikroobjektives und seinem Zusammenwirken mit dem Korrektionszustand des jeweiligen Prfiflings ab.

Werden mit einem solehen Mikroobjektiv Obertragungsfunktionen ffir Bildwinkel w ~0 ° gemessen, so beeinflugt es die MeBergebnisse st~irker als auf der optischen Achse. Die Abweiehungen erreichen bei dem hier verwendeten Prfifling ffir mittlere Bildwinkel, das ist ffir w = 4 ° bei Blende 3,78 und ffir w= 6 ° bei Blende 5,37, Werte bis zu 0,08. Ffir gr6Bere Bildwinkel, das ist f/ir w--7 ° bei Blende 3,78 und ffir w= 9 ° bei Blende 5,37, treten Abweichungen bis zum Wert von 0,20 auf. Werden diese Abweiehungen auf die gemessenen l~bertragungsfunktionswerte bezogen, so erreichen sie 50 Prozent und mehr. Die Abweichungen erstrecken sich auf den gesamten Frequenzbereich. Sie beginnen bereits bei niederen Ortsfrequenzen und erreichen im Bereieh zwischen 100 und 250 Per/mm ihr Maximum. Werden mit einem solchen Mikroobjektiv Ubertragungsfunktionen ffir Bildwinkel w ~0 °von Objektiven gemessen, deren Korrektionszustand dem des hier verwendeten ~ihnlich ist, so wird ffir Blenden- zahlen B < 5,6 die Genauigkeit der MeBergebnisse im gesamten fibertragenen Frequenzbereich durch das Mikroobjektiv beeinflul~t.

Bei Blende 8,50 sind die MeBergebnisse im Bereich bis zu Bildwinkeln von rund 6 ° frei von Beeinflussung durch das Mikroobjektiv. Hat der Prfifling die Blendenzahl 11, so kann die gesamte Apertur des Mikroobjektives zur Messung yon l~bertragungsfunktionen ohne Beeinflussung der MeBergebnisse ausgenutzt werden.

ANMERKUNGEN Der Verfasser dankt Herrn H. Scharstein ffir seine Mithilfe bei der

Durchffihrung dieser Messungen sowie Herrn Dr. H. Walter ffir viele wertvolle Diskussionen.

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Page 11: Über den Einfluss von Mikroobjektiven bei der Messung der Modulations-Übertragungsfunktion Optischer Systeme

770 Einfluss von Mikroobjektiven auf MtflF

W h e n measur ing the optical transfer function a microscope objective is often used for enlarging the intensi ty distr ibution on the image-side. In order to s tudy the influence of microscope objectives on the accuracy of the otf measurements have been made on a well corrected high-speed lens wi th and wi thout the use of a microscope objective. A previously described ins t rument [1] which does not employ such an objective has been modified so that the off can be measured first with and then without a microscope objective on the image side. Only microscope objectives believed to be very well corrected within the range of apertures used have no influence on the results. Microscope objectives which are only really well corrected on axis give rise to considerable errors of measurement when off axis measurements are made.

Dans la mesure de la fonction de transfert de modulat ion des syst~mes d 'opdque on agrandit la r6partit ion des 6clairements de l ' image en g6n6ral h l 'a ide d ' un objectif de microscope. Pour 6tudier l ' influence des objectifs de microscope sur les fonctions de transfert de modulat ion, des mesures avec et sans objectif de microscope ont 6t6 effectu6es au moyen d 'un object if h examiner bien corrig6 et de trbs grande ouverture. U n ins t rument [1] d~crit plus t6t et dans lequel la r~partition des 6clairements de l ' image est en pr incipe mesur6e sans objectif de microscope, a 6t6 61argi de fa~on ~ permet t re la mesure des fonctions de transfert de modulat ion avec et sans object i f de microscope. Seulement les objectifs de microscope qu ' on peut qualifier d'id6als dans toute la zone des ouvertures utilis6es n ' inf luencent pas le r6sultat d 'une mesure. Les objectifs de microscope dont la correction n ' es t id6ale que sur 1'axe, peuvent provoquer des erreurs de mesure consid6rables dans les zones hors de l'axe.

LITERATUR

[1] KUTTNER, P., 1968, .4ppl. Optics, 7, 1029.

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