ISO 9335:1995
(Main)Optics and photonics — Optical transfer function — Principles and procedures of measurement
Optics and photonics — Optical transfer function — Principles and procedures of measurement
Gives general guidance for the construction and use of equipment for measurement of the optical transfer function of imaging systems and general rules for equipment performance requirements. Specifies important factors that can influence the measurements. Does not contain instruments for interferometric tests.
Optique et photonique — Fonction de transfert optique — Principes et procédures de mesure
La présente Norme internationale fournit des lignes directrices concernant la construction et l'utilisation d'équipements pour mesurer la fonction de transfert optique (OTF) de systèmes de formation d'image. La présente Norme internationale spécifie les facteurs importants pouvant influencer la mesure de l'OTF, et donne des règles générales concernant les exigences de performance de l'équipement et les conditions d'environnement. Elle spécifie les précautions majeures à prendre pour assurer l'exactitude des mesures et indique les facteurs de correction à appliquer éventuellement aux données recueillies. Le type d'équipement de mesure de la fonction de transfert optique, décrit dans la présente Norme internationale, est limité à celui effectuant l'analyse de la répartition énergétique dans le plan de l'image du système optique soumis aux essais. Les instruments mettant en oeuvre un interféromètre sont exclus.
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD
9335
First edition
1995-12-01
Optics and Optical instruments - Optical
transfer function - Principles and
procedures of measurement
Op tique et ins trumen ts d ‘op tique - Fonction de transfert optique -
Principes et procedures de mesure
Reference number
ISO 9335: 1995(E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 9335: 1995(E)
Contents
Page
1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 Normative references . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
3 Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
4 Measuring equipment and environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
9
5 Measurement procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6 Corrections to measured data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
7 Presentation of OTF data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
8 Accuracy Checks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Annex
A Examples of the presentation of OTF data . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*. 15
0 ISO 1995
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced
or utilized in any form or by any means, electronie or mechanical, including photocopying and
microfilm, without Permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-121 1 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
---------------------- Page: 2 ----------------------
0 ISO
ISO 9335:1995(E)
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national Standards bodies (ISO member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Esch member body interested in a subject for
which a technical committee has been established has the right to be
represented on that committee. International organizations, governmental
and non-governmental, in liaison with ISO, also take patt in the work. ISO
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission
(IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting
a vote.
International Standard ISO 9335 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 172, Optics and @ca/ insfruments, Subcommittee SC 1, Funds-
mental Standards.
Annex A of this International Standard is for information only.
. . .
Ill
---------------------- Page: 3 ----------------------
0 ISO
ISO 9335:1995(E)
Introduction
The Optical transfer function is an important aid to objective evaluation of
the image forming capability of Optical, electrooptical and photographic
Systems.
In Order that Optical transfer function measurements achieved using dif-
ferent measuring principles or obtained from measuring instruments in
different laboratories tan be compared it is necessary to ensure equiv-
alence of measurement Parameters such as focus setting and spatial fre-
quency range. For this reason, an agreed terminology has been defined in
Order that the measurement Parameters called upon in this International
Standard tan be understood by all users. This International Standard gives
guidance for the construction and Operation of equipment for Optical
transfer function measurement.
The specifications in this International Standard form the basic require-
ments of measurement instrumentation and procedures for guaranteeing
a defined accuracy of measurement of the Optical transfer function.
---------------------- Page: 4 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD 0 ISO
ISO 9335: 1995(E)
Optics and Optical instruments - Optical transfer
function - Principles and procedures of measurement
ISO 9336-2:1994, Optics and Optical instruments -
1 Scope
Optical transfer function - Applica tion - Part 2:
Lenses for Office copiers.
This International Standard gives general guidance for
the construction and use of equipment for measure-
ISO 9336-3:1994, Optics and Optical instruments -
ment of the Optical transfer function (OTF) of imaging
Optical transfer function - Application - Part 3:
Systems.
Telescopes.
This International Standard specifies important factors
that tan influence the measurement of the OTF, and
3 Definitions
gives general rules for equipment Performance re-
quirements and environmental controls.
For the purposes of this International Standard, the
lt specifies important precautions that should be taken definitions given in ISO 9334 apply.
to ensure accurate measurements and specifies cor-
rection factors to be applied to the collected data.
4 Measuring equipment and
The Optical transfer function measuring equipment
environment
described in this International Standard is restricted to
that which analyses the radiation distribution in the
4.1 General aspects
image plane of the Optical imaging System under test.
lt does not include interferometer-based instruments.
4.1.1 Measuring conditions
2 Normative references
Any measured OTF depends on the imaging state,
1-state, of the imaging System. Thus before making
The following Standards contain provisions which,
measurements, those Parameters which form the
through reference in this text, constitute provisions
1-state of the System shall be identified and the de-
of this International Standard. At the time of publica-
gree to which the 1-state depends on those par-
tion, the editions indicated were valid. All Standards
ameters determined. The complete set of Parameters
are subject to revision, and Parties to agreements
that form the 1-state shall be set to fixed values. The
based on this International Standard are encouraged
fixed values represent a particular 1-state and are
to investigate the possibility of applying the most re-
called the measuring conditions.
cent editions of the Standards indicated below.
Members of IEC and ISO maintain registers of cur-
4.1’.2 Accuracy of measurement
rently valid International Standards.
The measuring equipment, and the environment in
ISO 9334:1995, Optics and Optical instruments -
which it is used, shall allow the prescribed measuring
Optical transfer- function
- Definitions and math-
conditions to be set and maintained to a precision
ema tical rela tionships.
which is consistent with the required accuracy of
ISO 9336-1 :1994, Optics and Optical instruments - measurement. The accuracy of an OTF measurement
Optical transfer function - Applica tion - Part 7: may be considered as the combination of measure-
Interchangeable lenses for 35 mm still cameras. ment uncertainties arising from the many separate
1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 9335:1995(E)
Parameters in the 1-state. When a required accuracy
4.3 Measuring equipment
of OTF measurement is stated, it shall be apportioned
among the known contributing Parameters such that
4.3.1 Optical mounts
a tolerante tan be set for each Parameter of the
1-state. Thus an Overall requirement to an accuracy of
The basis of any measuring equipment shall be a
measurement of + 0,05 of the modulation transfer
sturdy Optical bench or plate to which mountings for
function (MTF) might require, amongst other factors,
the test target unit, test specimen, image analyser
a temperature stability of the measuring equipment
and other auxiliary units tan be attached and brought
of + 1 “C and focal plane setting to 5 + Pm. The
into Position with respect to each other to the re-
discission of instrumental and environmental settings
quired accuracy.
in the following subclauses relates to tolerantes ap-
portioned from the required OTF measurement accu-
Depending on the imaging Systems to be tested, dif-
racy in this manner.
ferent requirements tan arise regarding the linearity
of adjustments and/or the parallelism of equipment
4.2 Environment
slideways. Deviations from ideal linearity and
parallelism requirements shall not Cause a greater
The ambient conditions of the OTF equipment shall
Change of the measured MTF than 1/3 of the permit-
be kept sufficiently free from influences that tan lead
ted or specified measurement accuracy.
to climatic, mechanical or electromagnetic disturb-
ances. The measuring equipment and the atmosphere
4.3.2 Defocusing tolerante
in the measuring room shall be kept free from dust,
moisture and smoke. All Optical surfaces shall be
For photographic lenses, the defocusing effects
protected from the incidence of scratches and finger
caused by bench misalignment result in errors in the
prints.
measured MTF which increase with increasing spatial
frequency or with decreasing f-number and reduced
4.2.1 Temperature and humidity control
wavefront aberration. Table 1 gives the defocusing
tolerantes of a diffraction limited lens with circular
The temperature shall be kept constant within a
pupil and incoherent illumination that leads to a
stated tolerante and at a suitable value. Humidity shall
+ 0,05 MTF Change. The wavelength of the light is
-
also be kept within acceptable Iimits. Both tempera-
assumed to be 500 nm.
ture and humidity shall be recorded. Air turbulente
and stratification may affect the measurement and
shall be minimized by use of shielding.
Table 1 - Defocusing tolerantes
Values in micrometres
4.2.2 Vibration
Defocusing tolerante for spatial
frequency (mm- ‘)
Vibration shall be kept to a minimum and the use of
f -number
basement space is recommended if Vibration caused,
1 1 5 1 IO 1 20 1 50 1 100
for example, by machinery, cannot otherwise be
avoided. The degree of Vibration isolation for a given 45 9
4,5 23 110 0,5
measuring accuracy depends on the characteristics
62 12,5
lt4 6,3 3,2 lt4 W3
of the Vibration, the measuring method, and the spa-
2 89 18 9
4,7 28 IJ
tial frequency range. If the method consists of
180 36,5 18,8 3
4 93 4,6
measuring the line spread function, a suitable toler-
8 360 74 39 21,5 12 12,2
ante might be that the movement of the image on the
analyser caused by vibrations should not exceed, for
18 720 157 86 54 49
468
example, 1/20 of the width at half maximum intensity
NOTE - For a Change of 0,lO in MTF, defocusing tol-
of the test slit image.
erances are twice those shown in the table.
4.2.3 Electromagnetit disturbances
For some Systems, it tan be necessary to monitor 4.3.3 Provision of measuring scales
power supply vibrations and keep these to a tolerable
minimum. The influence of external electromagnetic The measuring equipment shall provide adequate
fields and the level of ambient light shall be reduced means for determining the positions of test target,
until they do not affect the measured OTF signifi- System or device under test (test specimen), image
analyser and auxiliary Systems. These include scales,
cantly.
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 9335:1995(E)
spindies and dial gauges. Furthermore, means shall 4.4.1.3 Nominal infinite image conjugate
be provided to monitor, set or determine all other
Parameters that form the I-state of the specimen.
The same arrangement as described in 4.4.1.2
(figure3) shall be used with the image analyser and
4.4 System components
test target unit interchanged.
In the following subclauses, details are given con-
cerning the measuring arrangement and its basic el-
ements including the test target unit, test specimen,
image analyser and auxiliary imaging Systems.
4.4.1.4 Object and image at nominal infinite
conjugates
4.4.1 Optical benches
Several arrangements of the measuring equipment
For Systems which are tested with both the Object
are possible, but those in 4.4.1 .l to 4.4.1.4 are rec-
and image at infinite conjugates, arrangements similar
ommended.
to those shown in figure4 shall be used. When off-
axis measurements are to be made, the Object side
4.4.1.1 Object and image at finite conjugates
collimator with the test target unit should be rotated
by an angle o about an axis passing through the en-
For tests in which Object and image are at finite dis-
trance pupil and perpendicular to the reference axis
tances from the test specimen, the configurations
of the test specimen. The image side decollimator
shown in figure 1 or 2 shall be used. In these ar-
together with the image analyser shall be rotated by
rangements, two of the three basic units (test speci-
an angle O’ about an axis passing through the exit
men, test target limit and image analyser) are moved
pupil and perpendicular to the reference axis and shall
along slideways parallel to one another and perpen-
be refocused according to the test criteria.
dicular to the reference axis. Usually the test speci-
men is fixed and the other two units moved as shown
in the figures.
When electrooptic components such as image inten-
sifiers are to be tested, auxiliary imaging Systems are
4.4.2 Test target unit
used to produce an image of the test Pattern at the
input of the test specimen. The image at the output
of the test specimen is then relayed to the image
The test target unit shall consist of a Source of radi-
analyser. The corresponding arrangement is shown in
ation and a test
target.
figure 2.
4.4.1.2 Nominal infinite Object conjugate
4.4.2.1 Test target
For tests in which the Object conjugate is infinite (i.e.
the test target is at the principal focus of a collimator),
arrangements similar to that shown in figure3 shall
Depending on the characteristics of the test speci-
be used. When off-axis measurements are to be
men, several different types of test target may be
made, the collimator may be rotated by an angle CC)
used. Circular apertures, slits, edges, gratings and
about an axis passing through the entrance pupil of
self-luminous test targets such as incandescent wires
the test specimen and perpendicular to the reference
are commonly used. The spatial frequency spectrum
axis (see figure 3).
of the test target used for the OTF measurement shall
Alternatively, the collimator may be fixed and the test be known with an accuracy that is determined by the
specimen and image analyser rotated together about required measuring accuracy. The actual frequency
the entrance pupil. In this case, the mounting fixture spectrum of the test target usually differs from its
for the test specimen and the image analyser ideal (geometrically predicted) spectrum. If the actual
spectrum cannot be measured, precautions shall be
slideway are both rigidly fixed to a rotating baseplate
(this arrangement is consequently often referred to taken to ensure that the target is as close as necess-
as the “rotary table” type). ary to the specified geometry.
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 9335:1995(E)
On-axis
Off-axis
KeY
T Test target unit (TTU)
M Image analyser
0
TTU slideway
B Image analyser slideway
P Test specimen
z
Reference axis
H Fixture for test specimen
h, h’ Object, image heights
Figure 1 -
Schematic test setup: Object and image at finite conjugates
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 9335:1995( E)
H P R B M
R
T 0 2
1
On-axis
H P R B M
0 R
T 2
1
Off-axis
KeY
M Image analyser
T Test target unit (TTU)
B Image analyser slideway
TTU slideway
0
Relay lenses
P Test specimen
hl R,
Z Reference axis
H Fixture for test specimen
h, h’ Object, image heights
Figure 2 - Schematic setup for image intensifiers
5
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 9335:1995(E)
On-axis
Off-axis
KeY
T Test target unit (TTU)
M
Image analyser
K Collimator
B
Image analyser sideway
P
Test specimen
Z Reference axis
H Fixture for test specimen
0 Object field angle
h’
Image height
Figure 3 - Schematic test setup: Object at infinity
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 9335:1995(E)
On-axis
Off-axis
KeY
T Test target unit (TTU) M Image analyser
K Collimator R
Image-side decollimator
P Test specimen B
Image analyser sideway
H Fixture for test specimen Z Reference axis
O, W’ Object and image field angles
Figure 4 - Schematic test setup: Object and image at infinity
---------------------- Page: 11 ----------------------
0 ISO
ISO 9335:1995(E)
plate between the light Source and the test target in
EXAMPLE
close proximity to the target and verify that it does not
In the case of a slit, its width should remain constant
alter the measured MTF or PTF.
over the effective length. A typical tolerante on the
parallelism of the edges of a slit is 2 % of its average
4.4.3 Mounting of the test specimen
width and the edge roughness should not exceed
10 % of this average width. As well as specifying the
The test specimen shall be rotatable to the test target
tolerantes of the slit itself, it is also necessary to
so that it tan be checked at different reference an-
specify the transmittance of the surroundings to the
gles.
slit. Depending on the required measurement accu-
racy, the ratio of the total radiant flux from the open
The alignment of the test specimen with the mount-
slit area to the total radiant flux from the dark sur-
ing fixture shall also be checked, especially where
rounds should not be less than a specified factor. A
adaptors are used between the mounting face of the
factor of 1 000 is usually sufficient for most Optical
specimen and the face of the fixture.
Systems.
4.4.4 Image evaluation System
In Order to be able to perform OTF measurements in
different azimuths, it shall be possible to alter the di-
The image evaluation System comprises the image
rection of nonrotationally symmetric test targets.
analyser and any associated Signal processing appar-
Some imaging Systems rotate the image of the test
atus used to evaluate the OTF. Two basic forms of
targets, therefore a fine adjustment tan be necessary
image evaluation System are in common use. The first
in Order to turn the image of the test target or the
of these performs a direct analogue Fourier transfor-
analysing element to the proper azimuth for analysis.
mation by scanning the irradiance distribution in the
image of a slit test Pattern with a variable spatial fre-
The extent of the test target shall be controllable in
quency analysing element. The second method
Order that the condition for an isoplanatic region tan
measures the irradiance distribution in the image of a
be checked and satisfied.
slit test Pattern and computes the image plane spatial
frequency spectrum which, suitably normalized, is the
4.4.2.2 Irradiation OTF. Care must be taken that the radiation detector
in the image analyser and the Signal processing cir-
The spectral emission and the Overall spatial radiation cuits operate within their linear ranges. After the ap-
distribution of the Source shall be kept constant and plication of corrections to take account of the spatial
free from ripple during the period of measurements. frequency spectrum of the test target and other fac-
tors (see clause 5) the result is the OTF or the MTF
The test target shall be irradiated or radiate uniformly
of the test specimen. The precision of the frequency
in the direction of scan.
analysis shall be sufficient to remain within the re-
quired Overall measurement accuracy.
Filters may be used to obtain the desired spectral
distribution and to prevent the test target being dam-
The analysing element is usually a slit, an edge, or a
aged by overheating.
grating whose dimensions and orientation are adjust-
able in accordance with the image to be analysed.
diffusers, limiting apertures or
Radiating screens,
other components tan be used to obtain the required Scanning is effected by relative motion of the analys-
angular distribution of the radiation.
ing element with respect to the image. Provided the
temporal characteristics and nonisoplanatism of the
The radiation from the test target shall be sufficiently
test specimen Cause no measuring inaccuracies and
incoherent. Adequate incoherence is in most cases
the local scaling factor is known, either the test target
obtained when the numerical aperture of the
or the analysing element may be the moving part.
condenser, on the test target side, is twice as large
as that of the test specimen. In addition, incoherence The length of scan shall be sufficient to extract from
may also be achieved by inserting a diffuser between the image all the information necessary to compute
the Source and the test target in close proximity to the the OTF with the required accuracy. (See 5.2.4.)
target. If the test target is self-luminous (e.g. an in-
The spectral and angular sensitivity of the radiation
candescent wire) the incoherence condition will al-
detector shall be known and specified in the measur-
ways be fulfilled.
ing conditions and the analyser shall not be the limit-
of the ing factor in setting the output aperture of the test
One test to determine whether the irradiation
specimen.
target is sufficiently incoherent is to insert a Phase
---------------------- Page: 12 ----------------------
0 ISO ISO 9335: 1995(E)
Precautions shall be taken to ensure that inhomogen-
5 Measurement procedures
eities, nonlinearity and instability of the detector do
not influence the measurement accuracy significantly:
Prior to the actual measurement, the measuring con-
for example, power supplies shall be stabilized, and
ditions that specify a particular l-state of the test
the effects of local variations in the sensitivity of the specimen shall be set to their prescribed values. The
photocathode surface are eliminated by the use of precision with which those settings are made shall be
diffusers. The influence of strong local electro- noted and their influence on the Overall measurement
magnetic radiations should also be considered.
accuracy assessed.
The radiation transmitted by the dark surround of the
After the measurement, corrections tan be required
analysing element and impinging on the detector shall
to take account of the measuring principle and
be kept to a minimum. Depending on the measuring
measuring equipment employed. The application of
accuracy required, the energy transmitted by the open
such corrections is described later in this clause.
area shall exceed the energy transmitted by the dark
surround by a factor of at least 1 000 within the
5.1 Setting the measuring conditions
specified spectral range.
If the spatial frequency spectrum of the image is In the following subclauses, general remarks are
analysed with an analogue electric filter, the band- made on the setting of the measuring conditions and
width of the filter shall be narrow enough to resolve their influence on measurement accuracy. Only those
measuring conditions that are similar for all imaging
the spatial frequency spectrum of the OTF. If the
Systems are considered. Special requirements for
spectrum analysis is carried out using multiple filters,
the filter characteristics such as the gain and the particular Systems are given in ISO 9336.
Phase within the passband shall be equalized or cor-
rected for each filter.
5.1 .l Environmental conditions
Environmental Parameters such as temperature, hu-
4.4.5 Auxiliary imaging Systems
midity and air pressure are part of the measuring
If an auxiliary imaging System, such as a collimator
conditions. lt is necessary to ensure that they are
used for the Simulation of long Object distances or as within acceptable limits before commencing
a part of the image analyser, is included with the test measurements.
specimen, then its wavefront aberration, within the
The test specimen shall be free of dust and
effective spectral range, shall be small enough to be
fingerprints.
negligible in comparison with that expected for the
test specimen (for example by a factor of 1110). The
collimator shall not limit the entrance or exit apertures
5.1.2 Spectral characteristics
of the test specimen.
The spectral distribution of the test target radiation
If a microscope objective lens is employed for the
and the spectral responsivity of the image analyser
enlargement of the image of the test target, care shall
shall be set according to the required measuring con-
be taken that its numerical aperture is sufficiently
ditions, for example by the inclusion of appropriate
large to avoid vignetting for both on-axis and off-axis
filters.
measurements, and that its aberration shall be small
compared with that of the test specimen.
If the test specimen does not convert the input radi-
ation into radiation with a completely unrelated spec-
If incoherently coupled auxiliary imaging Systems are
tral distribution (as is done by electrooptical imaging
used, for example when testing image intensifier
Systems), it is sufficient to specify the Overall charac-
tubes, their OTF shall be known so that their influence
teristics of the combination of Source, detector, filter
on the measured OTF may be corrected using the
and other auxiliary components used.
product rule. If, under application conditions, auxiliary
Optical elements, such as windows or graticules, are
5.1.3 Angular distri bution and aperture
present between the Object field and the image field
considerations
of the test specimen, these elements shall be in-
cluded or simulated in the measuring instrument.
The angular distribution of the radiation impinging on
the test specimen shall be shaped to the required
Care shail be taken to ensure that the transmittances
form by the use of suitable sources and/or diffusers.
of all auxiliary imaging components are compatible
Care shall be taken that the radiation is bounded only
with other required spectral characteristics.
9
---------------------- Page: 13 ----------------------
Q ISO
ISO 9335: 1995(E)
by the entrance aperture of the test specimen. Fur- planes, positions on the field and with different
test target orientations and then making an ap-
thermore, the angular response of the image analyser
propriate average using specified rules;
shall satisfy the specified measuring conditions.
c) Optimization using other sharpness character-
5.1.4 Image scale, magnification
istics, such as the LSF peak intensity, edge gradi-
ent, spatial bandwidth, etc.
Usually, the setting of the image scale and the fo-
cusing are closely related to each other.
5.2 Additional considerations of
If a lens or a mirror System is to be tested at finite
measurement
conjugates, either the image scale, the Object-image
distance or the back vertex focal distance shall be
The OTF measurement is influenced by a number of
specified. If the magnification and the Position of the
additional Parameters. Therefore, it is essential that
nodal planes are specified the corresponding Object
the setting of these Parameters be correct. The most
and image Position tan be computed using Newton’s
important Parameters are the following.
lens equation.
If a lens or mirror System has to be tested at infinite
5.2.1
Linear range of test specimen
conjugates the measuring configuration shall be set
according to 4.4.1.
The test specimen shall be operated in its linear
range. This tan be checked for many Systems by
If the test specimen is an electrooptic imaging com-
varying the input irradiance by a factor of, for example,
ponent (e.g. an image intensifier) the image scale is
5. The measured OTF values, which are automatically
determined by appropriate methods. The image
normalized, should then not Change by more than the
scales of any auxiliary Optical Systems included in the
tolerante allowed by the required measuring accu-
measurement System shall be adjusted indepc ndently
racy.
of each other. If the test specimen is an maging
System consisting of an assembly of severa Optical
If an imaging System behaves in a nonlinear manner,
the im-
or of Optical and electrooptical components,
departures from these requirements are permissible
require
age scale of each individual component tan
and in this case special procedures are indicated in
separate setting.
ISO 9336.
NOTE 1 When using periodic test targets, the spatial
If the linear range is bounded at its lower end by a
frequency local scaling factor may be determined from an
nonzero level, which is the case for Video Systems,
accurate measurement of their periodicity in the image
the OTF should be measured using image Signal dif-
plane.
ferences. In such cases, it is possible that the image
Signal differentes contain positive as well as negative
5.1.5 Focusing
Signals, an example of which is a.c.-coupling effects
in Video Systems.
The focusing criterion is part of the measuring con-
ditions and is often used to establish the datum plane.
The effect of such phenomena is that the modulus
Focusing shall not alter the image scale by an amount
of the OTF, as evaluated from the measured spread
greater than that allowed by the required measuring
function, does not have its m
...
NORME
ISO
INTERNATIONALE
9335
Première édition
1995-l Z-OI
Optique et instruments d’optique -
Fonction de transfert optique - Principes
et procédures de mesure
Optics and optical instruments - Optical transfer function - Princip/es
and procedures of measurement
Numéro de référence
ISO 9335: 1995(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
Sommaire
Page
1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
‘l Domaine d’application
1
...................................................................
2 Références normatives
1
.......................................................................................
3 Définitions
1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4 Équipement de mesure et environnement
9
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5 Procédures de mesure
.................... 13
6 Corrections à apporter aux résultats de mesure
14
...........................
7 Présentation des données relatives à I’OTF
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
8 Vérifications concernant l’exactitude
Annexe
. . . . 17
A Exemples de présentation des données relatives à I’OTF
0 ISO 1995
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-l 211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
0 ISO
ISO 9335: 1995(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 9335 a été élaborée par le comité technique
lSO/TC 172, Optique et instruments d’optique, sous-comité SC 1, Nor-
mes fondamen tales.
L’annexe A de la présen te Norme internationale est donnée uniquement
à titre d’information.
---------------------- Page: 3 ----------------------
0 ISO
ISO 9335: 1995(F)
Introduction
Pour les systèmes optiques, électro-optiques ou photographiques, la
fonction de transfert optique permet d’évaluer objectivement leur aptitude
à former une image.
Pour que les mesures de fonction de transfert optique réalisées selon
différents principes de mesure, ou obtenues à l’aide d’instruments de
mesure dans différents la.boratoires, puissent être comparées, il est in-
dispensable qu’il y ait une équivalence des paramètres de mesure, tels
que le réglage de focalisation et l’intervalle de fréquence spatiale. De ce
fait, une terminologie convenue a été définie pour que les paramètres de
mesure, pris en compte dans la présente Norme internationale, soient
bien compris de tous les utilisateurs. La présente Norme internationale
donne des recommandations qui concernent la construction et le fonc-
tionnement de l’équipement destiné à la mesure de la fonction de trans-
fert optique.
Les spécifications indiquées dans la présente Norme internationale
constituent des exigences fondamentales relatives à l’instrumentation et
aux procédures de mesure, permettant de garantir une exactitude bien
définie de la mesure de la fonction de transfert optique.
IV
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 9335: 1995(F)
NORME INTERNATIONALE 0 KO
Fonction de
Optique et instruments d’optique -
transfert optique - Principes et procédures de mesure
ISO 9334:1995, Optique et instruments d’optique -
1 Domaine d’application
Fonction de transfert optique - Définitions et rela-
tions ma théma tiques.
La présente Norme internationale fournit des lignes
directrices concernant la construction et l’utilisation
ISO 9336-l : 1994, Optique et instruments d’optique
d’équipements pour mesurer la fonction de transfert
- Fonction de transfert optique - Application -
optique (OTF) de systèmes de formation d’image.
Partie 1: Objectifs interchangeables pour appareils
photographiques de 35 mm.
La présente Norme internationale spécifie les facteurs
importants pouvant influencer la mesure de I’OTF, et
ISO 9336-2:1994, Optique et instruments d’optique
donne des règles générales concernant les exigences
- Fonction de transfert optique - Application -
de performance de l’équipement et les conditions
Partie 2: Objectifs pour photocopieurs de bureau.
d’environnement.
Elle spécifie les précautions majeures à prendre pour ISO 9336-3:1994, Optique et instruments d’optique
assurer l’exactitude des mesures et indique les fac- - Fonction de transfert optique - Application -
Partie 3: Télescopes.
teurs de correction à appliquer éventuellement aux
données recueillies.
3 Définitions
Le type d’équipement de mesure de la fonction de
transfert optique, décrit dans la présente Norme
Pour les besoins de la présente Norme internationale,
internationale, est limité à celui effectuant l’analyse
les définitions suivantes s’appliquent.
de la répartition énergétique dans le plan de l’image
du système optique soumis aux essais. Les instru-
ments mettant en œuvre un interféromètre sont ex-
4 Équipement de mesure et
clus.
environnement
4.1 Aspect général
2 Références normatives
4.1.1 Conditions de mesure
Les normes suivantes contiennent des dispositions
qui, par suite de la référence qui en est faite, consti- Chaque fonction de transfert optique mesurée dé-
tuent des dispositions valables pour la présente pend de la ((fonction d’imagerie)) du système de for-
Norme internationale. Au moment de la publication, mation d’image. Ainsi, avant de procéder aux
mesures, on doit identifier les paramètres entrant
les éditions indiquées étaient en vigueur. Toute
norme est sujette à révision et les parties prenantes dans la ((fonction d’imagerie» du système et déter-
des accords fondés sur la présente Norme internatio- miner dans quelle mesure la qualité de l’image dé-
nale sont invitées à rechercher la possibilité d’appli- pend de ces paramètres. L’ensemble complet des
quer les éditions les plus récentes des normes paramètres qui forment la ((fonction d’imagerie)) doit
indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de I’ISO être réglé à des valeurs fixes. Ces valeurs représen-
possèdent le registre des Normes internationales en tent un état particulier de la ((fonction d’imagerie))
vigueur à un moment donné. appelé «conditions de mesure)).
---------------------- Page: 5 ----------------------
0 KO
ISO 9335: 1995(F)
4.1.2 Exactitude de mesure caractéristiques de la vibration, de la méthode de
mesure, de l’intervalle de fréquence spatiale et de fa-
L’équipement de mesure et l’environnement dans le- çon générale des paramètres de la ((fonction d’ima-
quel il est utilisé doivent permettre de fixer les condi- gerie)) du système optique mesuré. Si la méthode
tions de mesure prescrites et de conserver une consiste à mesurer la répartition des éclairements
exactitude répondant à l’exactitude de mesure re-
dans l’image d’une fente, une tolérance admissible
quise. L’exactitude d’une mesure de fonction de
peut être que le mouvement de l’image sur I’analy-
transfert optique peut être considérée comme une seur, causé par des vibrations, ne dépasse pas, par
combinaison des incertitudes de mesure dues aux exemple, 1/20 de la largeur à mi-hauteur de l’image
nombreux paramètres individuels impliqués dans la de la fente.
((fonction d’imagerie». Lorsqu’une exactitude donnée
de mesure de I’OTF est stipulée, celle-ci doit être ré-
4.2.3 Perturbations électromagnétiques
partie entre les paramètres connus contribuant à la
mesure, de manière qu’une tolérance puisse être
Dans le cas de certains systèmes, il peut être néces-
fixée pour chacun des paramètres de la ((fonction
saire de surveiller les variations de la tension d’ali-
d’imagerie)). C’est pourquoi l’exigence d’une exacti-
mentation et de maintenir celles-ci à un minimum
tude de mesure globale de + - 0,05 de la fonction de
acceptable. L’influence de champs électroma-
transfert de modulation (MTF) peut nécessiter, parmi
gnétiques externes et le niveau de lumière ambiante
d’autres facteurs, une stabilité de température de
doivent être réduits jusqu’à ce que la fonction de
l’équipement de mesure de + 1 “C et un réglage du
transfert optique mesurée ne soit plus affectée de
plan focal de + 5 prn. L’examen des données se rap-
façon significative.
portant à l’instrumentation et à l’environnement, dans
les paragraphes suivants, se réfère aux tolérances ré-
4.3 Équipement de mesure
parties de cette manière concernant l’exactitude re-
quise de mesure de la fonction de transfert optique.
4.3.1 Montage optique
4.2 Environnement
Le support de tout équipement de mesure doit être
constitué par un robuste banc d’optique ou un marbre
Les conditions ambiantes de l’équipement de mesure
sur lesquels peuvent être fixés le bloc source, le sys-
de I’OTF doivent être suffisamment protégées des
tème mesuré, l’analyseur d’image et d’autres acces-
influences pouvant conduire à des perturbations cli-
soires, ces unités pouvant être positionnées les unes
matiques, mécaniques ou électromagnétiques.
par rapport aux autres avec la précision requise.
L’équipement de mesure et l’atmosphère de la salle
de mesure doivent être exempts de poussières, Selon les systèmes essayés, les exigences à satis-
d’humidité et de fumées. Toutes les surfaces opti- faire en matière d’alignement et/ou de parallélisme
des plans correspondants pourront varier. Les écarts
ques doivent être préservées d’empreintes de doigts
ou de manipulations susceptibles de les rayer. par rapport à ces exigences d’alignement et/ou de
parallélisme ne doivent pas provoquer une modifica-
tion de la MTF mesurée supérieure à 1/3 de la préci-
4.2.1 Contrôle de la température et de l’humidité
sion de mesure spécifiée ou admissible.
La température doit être maintenue constante, dans
des tolérances spécifiques, et fixée à une valeur
4.3.2 Tolérance de défocalisation
convenable. L’humidité doit être également mainte-
nue dans des limites acceptables. La température et En ce qui concerne, par exemple, la plupart des ob-
l’humidité doivent toutes deux être notées. Toute
jectifs photographiques, les effets de défocalisation
turbulence ou stratification de l’atmosphère pouvant causés par un défaut d’alignement du banc se tradui-
affecter les mesures doit être réduite au minimum par sent, en général, sur la MTF mesurée, par une erreur
l’interposition d’écrans. qui croît lorsque la fréquence spatiale augmente ou
lorsque le nombre d’ouverture f diminue et que
l’aberration de la surface d’onde est réduite. Le ta-
4.2.2 Vibrations
bleau 1 donne, pour une lentille à pupille circulaire, en
Toute vibration doit être réduite au minimum et il est éclairage incohérent et uniquement limitée par la dif-
recommandé d’implanter l’équipement de mesure fraction, les tolérances de défocalisation qui entraî-
nent une variation de k 0,05 de la MTF. Ces
dans un local en sous-sol si des vibrations, causées
défocalisations sont indiquées en fonction du nombre
par exemple par des machines, ne peuvent être évi-
d’ouverture et de la fréquence spatiale, et la longueur
tées autrement. Le degré d’isolement des vibrations,
d’onde utilisée est supposée égale à 500 nm.
pour une exactitude de mesure donnée, dépend des
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
0 ISO
ISO 9335:1995(F)
mire-objet et analyseur d’image) sont déplacées sur
des glissières parallèles entre elles et perpendiculai-
Tolérances de défocalisation
Tableau 1 -
Valeurs en micromètres
res à l’axe de référence. Habituellement, l’échantillon
pour essai est fixe et les deux autres unités sont dé-
Tolérance de défocalisation pour une
placées comme montré sur les figures 1 et 2.
Nombre f
fréquence spatiale (en mm- ‘)
d’ouver-
Quand des composants électro-optiques, tels que des
ture 1 1 5 1 10 1 20 1 50 1 100
amplificateurs de luminance doivent être essayés, on
a
utilise des systèmes d’imagerie auxiliaires pour for-
1 45 9 2,3 1,0
4,5 Of5
mer une image de la mire-objet à l’entrée de I’échan-
62 12,5 3,2 1,4
1,4 63 0,8
tillon pour essai. L’image à la sortie de l’échantillon
2 89 18 9 4,7 2,0
Ll
pour essai est alors reprise par l’analyseur d’image.
4 180 36,5 18,8 9,8 4,6 3 La disposition correspondante est montrée sur la fi-
gure 2.
39 21,5 12 12,2
8 360 74
86 54 49
18 720 157 468
4.4.1.2 Plan objet à l’infini
NOTE - Pour un changement de 0,lO de MTF, les to-
Dans le cas où le plan objet est à l’infini (c’est-à-dire
lérances de défocalisation sont deux fois celles indiquées
sur le tableau. lorsque la mire-objet est au foyer principal d’un
collimateur), on doit utiliser des dispositions similaires
à celles montrées sur la figure3. Quand on veut faire
4.3.3 Moyens de mesure à prévoir
des mesures hors de l’axe, le collimateur peut subir
L’équipement de mesure doit posséder des moyens une rotation d’un angle o autour d’un axe passant à
travers la pupille d’entrée de l’échantillon pour essai
adéquats de détermination des positions relatives des
différents éléments de l’équipement de mesure: et perpendiculaire à l’axe de référence (voir figure3).
mire-objetlimage, système ou dispositif en essai, dis-
On peut aussi immobiliser le collimateur et faire tour-
positif d’analyse d’image et dispositifs auxiliaires.
ner l’ensemble formé par l’échantillon en essai et
Ceux-ci peuvent être des règles divisées, cercles gra-
l’analyseur d’image autour de la pupille d’entrée. Dans
dués et comparateurs. De plus, tous les autres para-
ce cas, le support de l’échantillon pour essai et les
mètres qui affectent kétat d’imagerie)) du dispositif
glissières de l’analyseur d’image doivent être par-
ou du système en essai doivent être correctement
faitement solidaires et fixés sur un plateau tournant
contrôlés, choisis ou déterminés.
(cette disposition est souvent désignée, de ce fait,
comme type à ((plateau tournant))).
4.4 Composants du système
4.4.1.3 Plan image à l’infini
Dans les paragraphes suivants sont données des
précisions concernant la disposition de l’équipement
La même disposition que celle décrite en 4.4.1.2 (voir
de mesure et de ses principaux éléments, compre-
figure3) doit être adoptée, l’analyseur d’image et la
nant l’ensemble source ((mire-objet)), l’échantillon
mire-objet étant échangés.
pour essai, l’analyseur d’image et les systèmes opti-
ques auxiliaires.
4.4.1.4 Plans conjugués objet et image à l’infini
Dans le cas de systèmes afocaux en essai pour un
4.4.1 Bancs optiques
objet et une image à l’infini, des dispositions similaires
Plusieurs dispositions de l’équipement de mesure
à celles montrées sur la figure4 doivent être utilisées.
sont possibles, mais celles décrites en 4.4.1 .l à
Lorsque des mesures en dehors de l’axe doivent être
4.4.1.4 sont recommandées.
effectuées, le collimateur côté objet et l’ensemble
sourcelmire-objet doivent subir une rotation d’un an-
gle O, autour d’un axe passant à travers la pupille
4.4.1.1 Plans conjugués objet et image à
d’entrée et perpendiculaire à l’axe de référence de
distances finies
l’échantillon pour essai. Le collimateur côté image
Dans le cas d’essais où l’objet et l’image sont à des ainsi que l’analyseur d’image doivent pivoter d’un an-
distances finies de l’échantillon pour essai, on doit gle O’ autour d’un axe passant à travers la pupille de
utiliser les configurations de la figure 1 ou de la sortie et perpendiculaire à l’axe de référence; une re-
figure 2. Dans ces dispositions, deux des trois unités touche de la mise au point (focalisation) pour répondre
de base (échantillon pour essai, ensemble source, aux critères d’essai doit être faite.
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 9335: 1995(F)
Sur L’axe
z
--_-
c,
T
Jz
V
--
Hors de L’axe
Légende
T Ensemble source/mire-objet
M Analyseur d’image
0 Glissière de la mire-objet
B Glissière de l’analyseur d’image
P
Échantillon pour essai Z Axe de référence
H Fixation de l’échantillon pour essai
h, h’ Hauteurs objet, image
Figure 1 - Schéma du montage de mesure: objet et image dans des plans conjugués à distances finies
4
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 9335: 1995(F)
B M
Sur L’axe
T 0 R
H P R
1 B M
2
Hors de L’axe
Légende
T
Ensemble sourcelmire-objet
M Analyseur d’image
0 Glissière de la mire
B Glissière de l’analyseur
P Échantillon pour essai
Lentilles auxiliaires
Rif R2
H Fixation de l’échantillon en essai
Z Axe de référence
h, h’ Hauteurs objet-image
Figure 2
- Schéma du montage de mesure dans le cas d’intensificateur
5
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 9335: 1995(F)
Sur L'axe
Hors del'axe
Légende
T Ensemble sourcelmire-objet Analyseur d’image
Glissière de l’analyseur d’image
K Collimateur
Axe de référence
P Échantillon pour essai
H Fixation de l’échantillon pour essai Angle du champ objet
Hauteur image
Figure 3 -
Schéma du montage de mesure: objet à l’infini
6
---------------------- Page: 10 ----------------------
Sur L'axe
Hors de L’axe
Légende
Analyseur d’image
M
Ensemble sourcelmire-objet
T
R Collimateur côté image
K Collimateur
Glissière de l’analyseur d’image
B
P Échantillon pour essai
Axe de référence
Z
Fixation de l’échantillon pour essai
H
Angles de champ objet et image
o, W’
Schéma du montage de mesure: objet et image à l’infini
Figure 4 -
---------------------- Page: 11 ----------------------
4.4.2 Ensemble source/mire-objet constantes et exemptes de fluctuations pendant la
durée des mesures.
Cet ensemble doit comprendre une source de rayon-
La mire-objet doit être éclairée uniformément dans la
nement et une mire-objet.
direction du balayage du dispositif d’analyse.
4.4.2.1 Mire-objet
Des filtres peuvent être utilisés pour obtenir la répar-
tition spectrale désirée et pour éviter que la mire-objet
En fonction des caractéristiques du système ou du
ne soit endommagée par un échauffement excessif.
dispositif mesuré, plusieurs types différents de mire-
objet peuvent être utilisés. Des ouvertures circulaires,
Des écrans rayonnants,
des diffuseurs, des dia-
des fentes, des bords de plages, des réseaux ou des
phragmes ou d’autres composants peuvent être em-
.
structures lumineuses telles les fils
que
ployés pour obtenir une distribution angulaire du
incandescents, sont communément utilisés. Le spec-
rayonnement conforme aux exigences.
tre des fréquences spatiales de la mire-objet em-
ployée pour la mesure de la fonction de transfert
Le rayonnement émanant de la mire-objet doit être
optique doit être connu avec une exactitude détermi-
spatialement incohérent à un degré suffisant. Dans la
née par l’exactitude requise des mesures. Géné-
plupart des cas, une incohérence suffisante est obte-
ralement, le spectre réel des fréquences de l’objet
nue lorsque l’ouverture numérique du condenseur
servant aux essais diffère du spectre idéal (prévu géo-
dans l’espace de la mire-objet est deux fois plus
métriquement). Si le spectre réel ne peut être me-
grande que celle du système ou du dispositif en essai.
suré, des précautions doivent être prises pour s’as-
En outre, l’incohérence peut être réalisée en insérant
surer que la mire est aussi proche que possible de la
un diffuseur entre la source et la mire-objet à une
forme qu’elle devrait avoir.
distance très proche de la mire-objet. Si cette dernière
est lumineuse par elle-même (par exemple, fils
EXEMPLE
incandescents), la condition d’incohérence sera tou-
jours remplie.
Dans le cas d’une fente, il faut que sa largeur de-
meure constante sur toute sa longueur utile. Une to-
Pour déterminer si le rayonnement de la mire-objet
lérance type de parallélisme entre les bords d’une
est suffisamment incohérent, on peut insérer au voi-
fente est 2 % de sa longueur moyenne. En spécifiant
sinage immédiat de la mire-objet une lame de phase
les tolérances de la fente elle-même, il faut également
(introduisant des variations de phase) et vérifier que
spécifier la transmission de l’entourage de la fente.
cela ne modifie pas les MTF et PTF mesurées.
Selon l’exactitude requise des mesures, le rapport
entre l’énergie rayonnante provenant de l’ouverture
4.4.3 Montage de l’échantillon pour essai
de la fente et l’énergie totale de rayonnement éma-
nant de l’entourage sombre de la fente, doit dépasser
L’échantillon pour essai doit pouvoir tourner par rap-
un facteur spécifié. Un facteur de 1 000 est ordinai-
port à la mire-objet de façon à pouvoir être vérifié
rement suffisant pour la plupart des systèmes opti-
sous différents angles de référence.
ques.
L’alignement de l’échantillon pour essai doit
Pour que les mesures de fonction de transfert optique
également être vérifié par rapport au support, surtout
puissent être faites dans différents azimuts, il est né-
si des raccords adaptateurs sont utilisés entre la face
cessaire de pouvoir modifier l’orientation des mires-
de montage de l’échantillon et la face correspondante
objets qui n’ont pas la symétrie de révolution. Certains
du support de fixation.
dispositifs ou systèmes ((d’imagerie)) essayés peu-
vent faire tourner la mire-objet de sorte qu’un réglage
fin peut être nécessaire pour donner à l’image de la 4.4.4 Système d’évaluation de l’image
mire-objet ou à l’analyseur d’image l’orientation
Le système d’évaluation de l’image comprend I’ana-
azimutale convenable.
lyseur d’image et tout appareil associé de traitement
L’étendue de la mire-objet doit être réglable de façon
du signal, utilisé pour évaluer la fonction de transfert
à pouvoir satisfaire à la condition d’existence d’une
optique. Deux formes essentielles de système d’éva-
région isoplanétique.
luation d’image sont communément utilisées. La pre-
mière effectue directement de façon analogique une
4.4.2.2 Source lumineuse transformation de Fourier en explorant la répartition
du rayonnement dans l’image d’une fente avec un
L’émission spectrale et la répartition spatiale du dispositif d’analyse à fréquence spatiale variable. La
rayonnement de la source doivent être maintenues
seconde méthode mesure la répartition du rayon-
8
---------------------- Page: 12 ----------------------
0 ISO
ISO 9335:1995(F)
nement dans l’image d’une fente et calcule le spectre
par son entourage sombre d’un facteur d’au moins
des fréquences spatiales dans le plan image qui,
1 000 dans l’intervalle spécifié.
après normalisation (pondération) appropriée, repré-
Si le spectre des fréquences de l’image est analysé
sente la fonction de transfert optique. On doit veiller
avec un filtre électrique analogique, la bande passante
à ce que le détecteur de rayonnement de l’analyseur
doit être suffisamment étroite pour résoudre le spec-
d’image et les circuits de traitement du signal opèrent
tre des fréquences spatiales de la fonction de trans-
dans les limites de leurs intervalles linéaires. Après
fert optique. Si l’analyse du spectre est effectuée en
avoir tenu compte des corrections s’appliquant au
utilisant des filtres multiples, les caractéristiques de
spectre des fréquences spatiales de la mire-objet,
filtrage telles que le gain et la phase, à l’intérieur de
ainsi que d’autres facteurs (voir article 4), le résultat
la bande passante, doivent être égalisées ou corrigées
correspond à la fonction de transfert optique ou à la
pour chaque filtre.
fonction de transfert de modulation de l’échantillon
pour essai. L’exactitude de l’analyse en fréquence
4.4.5 Systèmes optiques auxiliaires
doit être suffisante pour atteindre l’exactitude globale
exigée pour les mesures.
Si l’on utilise un système auxiliaire, tel qu’un
collimateur, soit pour simuler un objet à longue dis-
L’élément analyseur est en général une fente, un bord
tance, soit comme partie de l’analyseur d’image,
de plage ou une mire dont les dimensions et I’orien-
l’aberration de la surface d’onde de ce dispositif auxi-
tation peuvent être réglées en fonction de l’image à
.
liaire dans l’intervalle spectral considéré doit être suf-
analyser.
fisamment faible pour être négligeable compa-
L’exploration est effectuée par un mouvement relatif rativement à l’aberration prévue pour le système ou
entre l’élément analyseur et l’image. En général, seul le dispositif en essai (par exemple d’un facteur l/lO).
l’élément analyseur est déplacé: toutefois, à condition
Le collimateur ne doit pas limiter les ouvertures d’en-
que la bande passante temporelle et le défaut
trée ou de sortie de l’échantillon pour essai.
d’isoplanétisme du système ou dispositif en essai ne
Si l’on utilise un objectif de microscope pour agrandir
provoquent pas d’erreurs de mesure et que l’on
l’image de la mire-objet, on doit veiller à ce que son
connaisse le facteur local de
grandisse-
ouverture numérique soit suffisamment grande pour
ment/grossissement, on peut déplacer soit le sys-
qu’il n’y ait pas de vignettage, que les mesures soient
tème ou dispositif en essai, soit l’élément analyseur.
faites sur l’axe ou hors de l’axe et que son aberration
soit faible, comparée à celle du dispositif ou système
La longueur de l’exploration doit être suffisante pour
en essai.
extraire de l’image toutes les informations nécessai-
res au calcul de I’OTF avec l’exactitude requise (voir
Si l’on utilise des systèmes optiques auxiliaires cou-
5.2.4).
plés de façon ((incohérente)), par exemple quand on
soumet à des essais des tubes intensificateurs
La sensibilité spectrale et la sensibilité angulaire du
d’image, leur fonction de transfert optique doit être
détecteur de rayonnement doivent être connues et
connue de sorte que leur influence sur I’OTF mesurée
spécifiées dans les conditions de mesure, et I’analy-
puisse être corrigée en faisant appel à la «règle du
seur ne doit pas être un facteur susceptible de limiter
produit». Si, dans les conditions d’utilisation, des élé-
l’ouverture de sortie du dispositif ou système en es-
ments optiques auxiliaires, comme des hublots ou
sai.
des réticules, sont présents entre le champ objet et
le champ image de l’échantillon pour essai, ces élé-
Des précautions doivent être prises pour s’assurer
ments doivent être inclus ou simulés sur l’instrument
que l’inhomogénéité, la non-linéarité ou l’instabilité du
de mesure.
détecteur n’influencent pas l’exactitude de mesure de
façon significative: par exemple, les alimentations
On devra également veiller à ce que les facteurs de
doivent être suffisamment stabilisées et les effets de
transmission spectrale de tous les composants opti-
variations locales de sensibilité de la photocathode du
ques auxiliaires soient compatibles avec les autres
détecteur éliminés par l’emploi de diffuseurs. II faut
caractéristiques spectrales requises.
également considérer l’influence de fortes pertur-
bations électromagnétiques locales et les neutraliser.
5 Procédures de mesure
Le rayonnement transmis par la région sombre en-
tourant l’élément d’analyse et frappant le détecteur
Avant d’effectuer une mesure, les conditions de me-
doit être réduit au minimum. En fonction de I’exacti-
sure relatives à un ((état d’imagerie)) particulier du
tude de mesure requise, l’énergie transmise par la
système ou du dispositif en essai doivent être réglées
zone transparente doit dépasser l’énergie transmise
à leurs valeurs prescrites. L’exactitude avec laquelle
---------------------- Page: 13 ----------------------
0 ISO
ISO 9335: 1995(F)
5.1.4 Grandissement image, grossissement
ces réglages sont effectués doit être notée et l’on doit
déterminer quelle sera leur influence sur l’exactitude
de mesure globale. En général, les réglages de grandissement et de
focalisation sont étroitement liés.
Après les mesures, il pourra être nécessaire d’intro-
duire des corrections pour tenir compte du principe
Si un système à lentilles ou à miroirs doit être essayé
de mesure adopté et de l’équipement de mesure uti-
à des distances conjuguées finies, on doit spécifier le
lisé. On décrit plus loin, dans le présent chapitre, la
grandissement image ou la distance objet-image, ou
façon d’appliquer lesdites corrections.
encore la distance de focalisation arrière. Si seuls le
grandissement et la position des plans nodaux sont
spécifiés, les positions correspondantes de l’objet et
5.1 Établissement des conditions de mesure
de l’image peuvent être calculées en utilisant les for-
Le présent paragraphe contient des remarques géné- mules de Newton.
rales sur l’établissement des conditions de mesure
Si un système à lentilles ou à miroirs doit être essayé
et leur influence sur l’exactitude de mesure. Seules
pour des distances conjuguées à l’infini, la configu-
les conditions de mesure communes à tous l
...
NORME
ISO
INTERNATIONALE
9335
Première édition
1995-l Z-OI
Optique et instruments d’optique -
Fonction de transfert optique - Principes
et procédures de mesure
Optics and optical instruments - Optical transfer function - Princip/es
and procedures of measurement
Numéro de référence
ISO 9335: 1995(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
Sommaire
Page
1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
‘l Domaine d’application
1
...................................................................
2 Références normatives
1
.......................................................................................
3 Définitions
1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4 Équipement de mesure et environnement
9
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5 Procédures de mesure
.................... 13
6 Corrections à apporter aux résultats de mesure
14
...........................
7 Présentation des données relatives à I’OTF
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
8 Vérifications concernant l’exactitude
Annexe
. . . . 17
A Exemples de présentation des données relatives à I’OTF
0 ISO 1995
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-l 211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
0 ISO
ISO 9335: 1995(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 9335 a été élaborée par le comité technique
lSO/TC 172, Optique et instruments d’optique, sous-comité SC 1, Nor-
mes fondamen tales.
L’annexe A de la présen te Norme internationale est donnée uniquement
à titre d’information.
---------------------- Page: 3 ----------------------
0 ISO
ISO 9335: 1995(F)
Introduction
Pour les systèmes optiques, électro-optiques ou photographiques, la
fonction de transfert optique permet d’évaluer objectivement leur aptitude
à former une image.
Pour que les mesures de fonction de transfert optique réalisées selon
différents principes de mesure, ou obtenues à l’aide d’instruments de
mesure dans différents la.boratoires, puissent être comparées, il est in-
dispensable qu’il y ait une équivalence des paramètres de mesure, tels
que le réglage de focalisation et l’intervalle de fréquence spatiale. De ce
fait, une terminologie convenue a été définie pour que les paramètres de
mesure, pris en compte dans la présente Norme internationale, soient
bien compris de tous les utilisateurs. La présente Norme internationale
donne des recommandations qui concernent la construction et le fonc-
tionnement de l’équipement destiné à la mesure de la fonction de trans-
fert optique.
Les spécifications indiquées dans la présente Norme internationale
constituent des exigences fondamentales relatives à l’instrumentation et
aux procédures de mesure, permettant de garantir une exactitude bien
définie de la mesure de la fonction de transfert optique.
IV
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 9335: 1995(F)
NORME INTERNATIONALE 0 KO
Fonction de
Optique et instruments d’optique -
transfert optique - Principes et procédures de mesure
ISO 9334:1995, Optique et instruments d’optique -
1 Domaine d’application
Fonction de transfert optique - Définitions et rela-
tions ma théma tiques.
La présente Norme internationale fournit des lignes
directrices concernant la construction et l’utilisation
ISO 9336-l : 1994, Optique et instruments d’optique
d’équipements pour mesurer la fonction de transfert
- Fonction de transfert optique - Application -
optique (OTF) de systèmes de formation d’image.
Partie 1: Objectifs interchangeables pour appareils
photographiques de 35 mm.
La présente Norme internationale spécifie les facteurs
importants pouvant influencer la mesure de I’OTF, et
ISO 9336-2:1994, Optique et instruments d’optique
donne des règles générales concernant les exigences
- Fonction de transfert optique - Application -
de performance de l’équipement et les conditions
Partie 2: Objectifs pour photocopieurs de bureau.
d’environnement.
Elle spécifie les précautions majeures à prendre pour ISO 9336-3:1994, Optique et instruments d’optique
assurer l’exactitude des mesures et indique les fac- - Fonction de transfert optique - Application -
Partie 3: Télescopes.
teurs de correction à appliquer éventuellement aux
données recueillies.
3 Définitions
Le type d’équipement de mesure de la fonction de
transfert optique, décrit dans la présente Norme
Pour les besoins de la présente Norme internationale,
internationale, est limité à celui effectuant l’analyse
les définitions suivantes s’appliquent.
de la répartition énergétique dans le plan de l’image
du système optique soumis aux essais. Les instru-
ments mettant en œuvre un interféromètre sont ex-
4 Équipement de mesure et
clus.
environnement
4.1 Aspect général
2 Références normatives
4.1.1 Conditions de mesure
Les normes suivantes contiennent des dispositions
qui, par suite de la référence qui en est faite, consti- Chaque fonction de transfert optique mesurée dé-
tuent des dispositions valables pour la présente pend de la ((fonction d’imagerie)) du système de for-
Norme internationale. Au moment de la publication, mation d’image. Ainsi, avant de procéder aux
mesures, on doit identifier les paramètres entrant
les éditions indiquées étaient en vigueur. Toute
norme est sujette à révision et les parties prenantes dans la ((fonction d’imagerie» du système et déter-
des accords fondés sur la présente Norme internatio- miner dans quelle mesure la qualité de l’image dé-
nale sont invitées à rechercher la possibilité d’appli- pend de ces paramètres. L’ensemble complet des
quer les éditions les plus récentes des normes paramètres qui forment la ((fonction d’imagerie)) doit
indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de I’ISO être réglé à des valeurs fixes. Ces valeurs représen-
possèdent le registre des Normes internationales en tent un état particulier de la ((fonction d’imagerie))
vigueur à un moment donné. appelé «conditions de mesure)).
---------------------- Page: 5 ----------------------
0 KO
ISO 9335: 1995(F)
4.1.2 Exactitude de mesure caractéristiques de la vibration, de la méthode de
mesure, de l’intervalle de fréquence spatiale et de fa-
L’équipement de mesure et l’environnement dans le- çon générale des paramètres de la ((fonction d’ima-
quel il est utilisé doivent permettre de fixer les condi- gerie)) du système optique mesuré. Si la méthode
tions de mesure prescrites et de conserver une consiste à mesurer la répartition des éclairements
exactitude répondant à l’exactitude de mesure re-
dans l’image d’une fente, une tolérance admissible
quise. L’exactitude d’une mesure de fonction de
peut être que le mouvement de l’image sur I’analy-
transfert optique peut être considérée comme une seur, causé par des vibrations, ne dépasse pas, par
combinaison des incertitudes de mesure dues aux exemple, 1/20 de la largeur à mi-hauteur de l’image
nombreux paramètres individuels impliqués dans la de la fente.
((fonction d’imagerie». Lorsqu’une exactitude donnée
de mesure de I’OTF est stipulée, celle-ci doit être ré-
4.2.3 Perturbations électromagnétiques
partie entre les paramètres connus contribuant à la
mesure, de manière qu’une tolérance puisse être
Dans le cas de certains systèmes, il peut être néces-
fixée pour chacun des paramètres de la ((fonction
saire de surveiller les variations de la tension d’ali-
d’imagerie)). C’est pourquoi l’exigence d’une exacti-
mentation et de maintenir celles-ci à un minimum
tude de mesure globale de + - 0,05 de la fonction de
acceptable. L’influence de champs électroma-
transfert de modulation (MTF) peut nécessiter, parmi
gnétiques externes et le niveau de lumière ambiante
d’autres facteurs, une stabilité de température de
doivent être réduits jusqu’à ce que la fonction de
l’équipement de mesure de + 1 “C et un réglage du
transfert optique mesurée ne soit plus affectée de
plan focal de + 5 prn. L’examen des données se rap-
façon significative.
portant à l’instrumentation et à l’environnement, dans
les paragraphes suivants, se réfère aux tolérances ré-
4.3 Équipement de mesure
parties de cette manière concernant l’exactitude re-
quise de mesure de la fonction de transfert optique.
4.3.1 Montage optique
4.2 Environnement
Le support de tout équipement de mesure doit être
constitué par un robuste banc d’optique ou un marbre
Les conditions ambiantes de l’équipement de mesure
sur lesquels peuvent être fixés le bloc source, le sys-
de I’OTF doivent être suffisamment protégées des
tème mesuré, l’analyseur d’image et d’autres acces-
influences pouvant conduire à des perturbations cli-
soires, ces unités pouvant être positionnées les unes
matiques, mécaniques ou électromagnétiques.
par rapport aux autres avec la précision requise.
L’équipement de mesure et l’atmosphère de la salle
de mesure doivent être exempts de poussières, Selon les systèmes essayés, les exigences à satis-
d’humidité et de fumées. Toutes les surfaces opti- faire en matière d’alignement et/ou de parallélisme
des plans correspondants pourront varier. Les écarts
ques doivent être préservées d’empreintes de doigts
ou de manipulations susceptibles de les rayer. par rapport à ces exigences d’alignement et/ou de
parallélisme ne doivent pas provoquer une modifica-
tion de la MTF mesurée supérieure à 1/3 de la préci-
4.2.1 Contrôle de la température et de l’humidité
sion de mesure spécifiée ou admissible.
La température doit être maintenue constante, dans
des tolérances spécifiques, et fixée à une valeur
4.3.2 Tolérance de défocalisation
convenable. L’humidité doit être également mainte-
nue dans des limites acceptables. La température et En ce qui concerne, par exemple, la plupart des ob-
l’humidité doivent toutes deux être notées. Toute
jectifs photographiques, les effets de défocalisation
turbulence ou stratification de l’atmosphère pouvant causés par un défaut d’alignement du banc se tradui-
affecter les mesures doit être réduite au minimum par sent, en général, sur la MTF mesurée, par une erreur
l’interposition d’écrans. qui croît lorsque la fréquence spatiale augmente ou
lorsque le nombre d’ouverture f diminue et que
l’aberration de la surface d’onde est réduite. Le ta-
4.2.2 Vibrations
bleau 1 donne, pour une lentille à pupille circulaire, en
Toute vibration doit être réduite au minimum et il est éclairage incohérent et uniquement limitée par la dif-
recommandé d’implanter l’équipement de mesure fraction, les tolérances de défocalisation qui entraî-
nent une variation de k 0,05 de la MTF. Ces
dans un local en sous-sol si des vibrations, causées
défocalisations sont indiquées en fonction du nombre
par exemple par des machines, ne peuvent être évi-
d’ouverture et de la fréquence spatiale, et la longueur
tées autrement. Le degré d’isolement des vibrations,
d’onde utilisée est supposée égale à 500 nm.
pour une exactitude de mesure donnée, dépend des
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
0 ISO
ISO 9335:1995(F)
mire-objet et analyseur d’image) sont déplacées sur
des glissières parallèles entre elles et perpendiculai-
Tolérances de défocalisation
Tableau 1 -
Valeurs en micromètres
res à l’axe de référence. Habituellement, l’échantillon
pour essai est fixe et les deux autres unités sont dé-
Tolérance de défocalisation pour une
placées comme montré sur les figures 1 et 2.
Nombre f
fréquence spatiale (en mm- ‘)
d’ouver-
Quand des composants électro-optiques, tels que des
ture 1 1 5 1 10 1 20 1 50 1 100
amplificateurs de luminance doivent être essayés, on
a
utilise des systèmes d’imagerie auxiliaires pour for-
1 45 9 2,3 1,0
4,5 Of5
mer une image de la mire-objet à l’entrée de I’échan-
62 12,5 3,2 1,4
1,4 63 0,8
tillon pour essai. L’image à la sortie de l’échantillon
2 89 18 9 4,7 2,0
Ll
pour essai est alors reprise par l’analyseur d’image.
4 180 36,5 18,8 9,8 4,6 3 La disposition correspondante est montrée sur la fi-
gure 2.
39 21,5 12 12,2
8 360 74
86 54 49
18 720 157 468
4.4.1.2 Plan objet à l’infini
NOTE - Pour un changement de 0,lO de MTF, les to-
Dans le cas où le plan objet est à l’infini (c’est-à-dire
lérances de défocalisation sont deux fois celles indiquées
sur le tableau. lorsque la mire-objet est au foyer principal d’un
collimateur), on doit utiliser des dispositions similaires
à celles montrées sur la figure3. Quand on veut faire
4.3.3 Moyens de mesure à prévoir
des mesures hors de l’axe, le collimateur peut subir
L’équipement de mesure doit posséder des moyens une rotation d’un angle o autour d’un axe passant à
travers la pupille d’entrée de l’échantillon pour essai
adéquats de détermination des positions relatives des
différents éléments de l’équipement de mesure: et perpendiculaire à l’axe de référence (voir figure3).
mire-objetlimage, système ou dispositif en essai, dis-
On peut aussi immobiliser le collimateur et faire tour-
positif d’analyse d’image et dispositifs auxiliaires.
ner l’ensemble formé par l’échantillon en essai et
Ceux-ci peuvent être des règles divisées, cercles gra-
l’analyseur d’image autour de la pupille d’entrée. Dans
dués et comparateurs. De plus, tous les autres para-
ce cas, le support de l’échantillon pour essai et les
mètres qui affectent kétat d’imagerie)) du dispositif
glissières de l’analyseur d’image doivent être par-
ou du système en essai doivent être correctement
faitement solidaires et fixés sur un plateau tournant
contrôlés, choisis ou déterminés.
(cette disposition est souvent désignée, de ce fait,
comme type à ((plateau tournant))).
4.4 Composants du système
4.4.1.3 Plan image à l’infini
Dans les paragraphes suivants sont données des
précisions concernant la disposition de l’équipement
La même disposition que celle décrite en 4.4.1.2 (voir
de mesure et de ses principaux éléments, compre-
figure3) doit être adoptée, l’analyseur d’image et la
nant l’ensemble source ((mire-objet)), l’échantillon
mire-objet étant échangés.
pour essai, l’analyseur d’image et les systèmes opti-
ques auxiliaires.
4.4.1.4 Plans conjugués objet et image à l’infini
Dans le cas de systèmes afocaux en essai pour un
4.4.1 Bancs optiques
objet et une image à l’infini, des dispositions similaires
Plusieurs dispositions de l’équipement de mesure
à celles montrées sur la figure4 doivent être utilisées.
sont possibles, mais celles décrites en 4.4.1 .l à
Lorsque des mesures en dehors de l’axe doivent être
4.4.1.4 sont recommandées.
effectuées, le collimateur côté objet et l’ensemble
sourcelmire-objet doivent subir une rotation d’un an-
gle O, autour d’un axe passant à travers la pupille
4.4.1.1 Plans conjugués objet et image à
d’entrée et perpendiculaire à l’axe de référence de
distances finies
l’échantillon pour essai. Le collimateur côté image
Dans le cas d’essais où l’objet et l’image sont à des ainsi que l’analyseur d’image doivent pivoter d’un an-
distances finies de l’échantillon pour essai, on doit gle O’ autour d’un axe passant à travers la pupille de
utiliser les configurations de la figure 1 ou de la sortie et perpendiculaire à l’axe de référence; une re-
figure 2. Dans ces dispositions, deux des trois unités touche de la mise au point (focalisation) pour répondre
de base (échantillon pour essai, ensemble source, aux critères d’essai doit être faite.
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 9335: 1995(F)
Sur L’axe
z
--_-
c,
T
Jz
V
--
Hors de L’axe
Légende
T Ensemble source/mire-objet
M Analyseur d’image
0 Glissière de la mire-objet
B Glissière de l’analyseur d’image
P
Échantillon pour essai Z Axe de référence
H Fixation de l’échantillon pour essai
h, h’ Hauteurs objet, image
Figure 1 - Schéma du montage de mesure: objet et image dans des plans conjugués à distances finies
4
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 9335: 1995(F)
B M
Sur L’axe
T 0 R
H P R
1 B M
2
Hors de L’axe
Légende
T
Ensemble sourcelmire-objet
M Analyseur d’image
0 Glissière de la mire
B Glissière de l’analyseur
P Échantillon pour essai
Lentilles auxiliaires
Rif R2
H Fixation de l’échantillon en essai
Z Axe de référence
h, h’ Hauteurs objet-image
Figure 2
- Schéma du montage de mesure dans le cas d’intensificateur
5
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 9335: 1995(F)
Sur L'axe
Hors del'axe
Légende
T Ensemble sourcelmire-objet Analyseur d’image
Glissière de l’analyseur d’image
K Collimateur
Axe de référence
P Échantillon pour essai
H Fixation de l’échantillon pour essai Angle du champ objet
Hauteur image
Figure 3 -
Schéma du montage de mesure: objet à l’infini
6
---------------------- Page: 10 ----------------------
Sur L'axe
Hors de L’axe
Légende
Analyseur d’image
M
Ensemble sourcelmire-objet
T
R Collimateur côté image
K Collimateur
Glissière de l’analyseur d’image
B
P Échantillon pour essai
Axe de référence
Z
Fixation de l’échantillon pour essai
H
Angles de champ objet et image
o, W’
Schéma du montage de mesure: objet et image à l’infini
Figure 4 -
---------------------- Page: 11 ----------------------
4.4.2 Ensemble source/mire-objet constantes et exemptes de fluctuations pendant la
durée des mesures.
Cet ensemble doit comprendre une source de rayon-
La mire-objet doit être éclairée uniformément dans la
nement et une mire-objet.
direction du balayage du dispositif d’analyse.
4.4.2.1 Mire-objet
Des filtres peuvent être utilisés pour obtenir la répar-
tition spectrale désirée et pour éviter que la mire-objet
En fonction des caractéristiques du système ou du
ne soit endommagée par un échauffement excessif.
dispositif mesuré, plusieurs types différents de mire-
objet peuvent être utilisés. Des ouvertures circulaires,
Des écrans rayonnants,
des diffuseurs, des dia-
des fentes, des bords de plages, des réseaux ou des
phragmes ou d’autres composants peuvent être em-
.
structures lumineuses telles les fils
que
ployés pour obtenir une distribution angulaire du
incandescents, sont communément utilisés. Le spec-
rayonnement conforme aux exigences.
tre des fréquences spatiales de la mire-objet em-
ployée pour la mesure de la fonction de transfert
Le rayonnement émanant de la mire-objet doit être
optique doit être connu avec une exactitude détermi-
spatialement incohérent à un degré suffisant. Dans la
née par l’exactitude requise des mesures. Géné-
plupart des cas, une incohérence suffisante est obte-
ralement, le spectre réel des fréquences de l’objet
nue lorsque l’ouverture numérique du condenseur
servant aux essais diffère du spectre idéal (prévu géo-
dans l’espace de la mire-objet est deux fois plus
métriquement). Si le spectre réel ne peut être me-
grande que celle du système ou du dispositif en essai.
suré, des précautions doivent être prises pour s’as-
En outre, l’incohérence peut être réalisée en insérant
surer que la mire est aussi proche que possible de la
un diffuseur entre la source et la mire-objet à une
forme qu’elle devrait avoir.
distance très proche de la mire-objet. Si cette dernière
est lumineuse par elle-même (par exemple, fils
EXEMPLE
incandescents), la condition d’incohérence sera tou-
jours remplie.
Dans le cas d’une fente, il faut que sa largeur de-
meure constante sur toute sa longueur utile. Une to-
Pour déterminer si le rayonnement de la mire-objet
lérance type de parallélisme entre les bords d’une
est suffisamment incohérent, on peut insérer au voi-
fente est 2 % de sa longueur moyenne. En spécifiant
sinage immédiat de la mire-objet une lame de phase
les tolérances de la fente elle-même, il faut également
(introduisant des variations de phase) et vérifier que
spécifier la transmission de l’entourage de la fente.
cela ne modifie pas les MTF et PTF mesurées.
Selon l’exactitude requise des mesures, le rapport
entre l’énergie rayonnante provenant de l’ouverture
4.4.3 Montage de l’échantillon pour essai
de la fente et l’énergie totale de rayonnement éma-
nant de l’entourage sombre de la fente, doit dépasser
L’échantillon pour essai doit pouvoir tourner par rap-
un facteur spécifié. Un facteur de 1 000 est ordinai-
port à la mire-objet de façon à pouvoir être vérifié
rement suffisant pour la plupart des systèmes opti-
sous différents angles de référence.
ques.
L’alignement de l’échantillon pour essai doit
Pour que les mesures de fonction de transfert optique
également être vérifié par rapport au support, surtout
puissent être faites dans différents azimuts, il est né-
si des raccords adaptateurs sont utilisés entre la face
cessaire de pouvoir modifier l’orientation des mires-
de montage de l’échantillon et la face correspondante
objets qui n’ont pas la symétrie de révolution. Certains
du support de fixation.
dispositifs ou systèmes ((d’imagerie)) essayés peu-
vent faire tourner la mire-objet de sorte qu’un réglage
fin peut être nécessaire pour donner à l’image de la 4.4.4 Système d’évaluation de l’image
mire-objet ou à l’analyseur d’image l’orientation
Le système d’évaluation de l’image comprend I’ana-
azimutale convenable.
lyseur d’image et tout appareil associé de traitement
L’étendue de la mire-objet doit être réglable de façon
du signal, utilisé pour évaluer la fonction de transfert
à pouvoir satisfaire à la condition d’existence d’une
optique. Deux formes essentielles de système d’éva-
région isoplanétique.
luation d’image sont communément utilisées. La pre-
mière effectue directement de façon analogique une
4.4.2.2 Source lumineuse transformation de Fourier en explorant la répartition
du rayonnement dans l’image d’une fente avec un
L’émission spectrale et la répartition spatiale du dispositif d’analyse à fréquence spatiale variable. La
rayonnement de la source doivent être maintenues
seconde méthode mesure la répartition du rayon-
8
---------------------- Page: 12 ----------------------
0 ISO
ISO 9335:1995(F)
nement dans l’image d’une fente et calcule le spectre
par son entourage sombre d’un facteur d’au moins
des fréquences spatiales dans le plan image qui,
1 000 dans l’intervalle spécifié.
après normalisation (pondération) appropriée, repré-
Si le spectre des fréquences de l’image est analysé
sente la fonction de transfert optique. On doit veiller
avec un filtre électrique analogique, la bande passante
à ce que le détecteur de rayonnement de l’analyseur
doit être suffisamment étroite pour résoudre le spec-
d’image et les circuits de traitement du signal opèrent
tre des fréquences spatiales de la fonction de trans-
dans les limites de leurs intervalles linéaires. Après
fert optique. Si l’analyse du spectre est effectuée en
avoir tenu compte des corrections s’appliquant au
utilisant des filtres multiples, les caractéristiques de
spectre des fréquences spatiales de la mire-objet,
filtrage telles que le gain et la phase, à l’intérieur de
ainsi que d’autres facteurs (voir article 4), le résultat
la bande passante, doivent être égalisées ou corrigées
correspond à la fonction de transfert optique ou à la
pour chaque filtre.
fonction de transfert de modulation de l’échantillon
pour essai. L’exactitude de l’analyse en fréquence
4.4.5 Systèmes optiques auxiliaires
doit être suffisante pour atteindre l’exactitude globale
exigée pour les mesures.
Si l’on utilise un système auxiliaire, tel qu’un
collimateur, soit pour simuler un objet à longue dis-
L’élément analyseur est en général une fente, un bord
tance, soit comme partie de l’analyseur d’image,
de plage ou une mire dont les dimensions et I’orien-
l’aberration de la surface d’onde de ce dispositif auxi-
tation peuvent être réglées en fonction de l’image à
.
liaire dans l’intervalle spectral considéré doit être suf-
analyser.
fisamment faible pour être négligeable compa-
L’exploration est effectuée par un mouvement relatif rativement à l’aberration prévue pour le système ou
entre l’élément analyseur et l’image. En général, seul le dispositif en essai (par exemple d’un facteur l/lO).
l’élément analyseur est déplacé: toutefois, à condition
Le collimateur ne doit pas limiter les ouvertures d’en-
que la bande passante temporelle et le défaut
trée ou de sortie de l’échantillon pour essai.
d’isoplanétisme du système ou dispositif en essai ne
Si l’on utilise un objectif de microscope pour agrandir
provoquent pas d’erreurs de mesure et que l’on
l’image de la mire-objet, on doit veiller à ce que son
connaisse le facteur local de
grandisse-
ouverture numérique soit suffisamment grande pour
ment/grossissement, on peut déplacer soit le sys-
qu’il n’y ait pas de vignettage, que les mesures soient
tème ou dispositif en essai, soit l’élément analyseur.
faites sur l’axe ou hors de l’axe et que son aberration
soit faible, comparée à celle du dispositif ou système
La longueur de l’exploration doit être suffisante pour
en essai.
extraire de l’image toutes les informations nécessai-
res au calcul de I’OTF avec l’exactitude requise (voir
Si l’on utilise des systèmes optiques auxiliaires cou-
5.2.4).
plés de façon ((incohérente)), par exemple quand on
soumet à des essais des tubes intensificateurs
La sensibilité spectrale et la sensibilité angulaire du
d’image, leur fonction de transfert optique doit être
détecteur de rayonnement doivent être connues et
connue de sorte que leur influence sur I’OTF mesurée
spécifiées dans les conditions de mesure, et I’analy-
puisse être corrigée en faisant appel à la «règle du
seur ne doit pas être un facteur susceptible de limiter
produit». Si, dans les conditions d’utilisation, des élé-
l’ouverture de sortie du dispositif ou système en es-
ments optiques auxiliaires, comme des hublots ou
sai.
des réticules, sont présents entre le champ objet et
le champ image de l’échantillon pour essai, ces élé-
Des précautions doivent être prises pour s’assurer
ments doivent être inclus ou simulés sur l’instrument
que l’inhomogénéité, la non-linéarité ou l’instabilité du
de mesure.
détecteur n’influencent pas l’exactitude de mesure de
façon significative: par exemple, les alimentations
On devra également veiller à ce que les facteurs de
doivent être suffisamment stabilisées et les effets de
transmission spectrale de tous les composants opti-
variations locales de sensibilité de la photocathode du
ques auxiliaires soient compatibles avec les autres
détecteur éliminés par l’emploi de diffuseurs. II faut
caractéristiques spectrales requises.
également considérer l’influence de fortes pertur-
bations électromagnétiques locales et les neutraliser.
5 Procédures de mesure
Le rayonnement transmis par la région sombre en-
tourant l’élément d’analyse et frappant le détecteur
Avant d’effectuer une mesure, les conditions de me-
doit être réduit au minimum. En fonction de I’exacti-
sure relatives à un ((état d’imagerie)) particulier du
tude de mesure requise, l’énergie transmise par la
système ou du dispositif en essai doivent être réglées
zone transparente doit dépasser l’énergie transmise
à leurs valeurs prescrites. L’exactitude avec laquelle
---------------------- Page: 13 ----------------------
0 ISO
ISO 9335: 1995(F)
5.1.4 Grandissement image, grossissement
ces réglages sont effectués doit être notée et l’on doit
déterminer quelle sera leur influence sur l’exactitude
de mesure globale. En général, les réglages de grandissement et de
focalisation sont étroitement liés.
Après les mesures, il pourra être nécessaire d’intro-
duire des corrections pour tenir compte du principe
Si un système à lentilles ou à miroirs doit être essayé
de mesure adopté et de l’équipement de mesure uti-
à des distances conjuguées finies, on doit spécifier le
lisé. On décrit plus loin, dans le présent chapitre, la
grandissement image ou la distance objet-image, ou
façon d’appliquer lesdites corrections.
encore la distance de focalisation arrière. Si seuls le
grandissement et la position des plans nodaux sont
spécifiés, les positions correspondantes de l’objet et
5.1 Établissement des conditions de mesure
de l’image peuvent être calculées en utilisant les for-
Le présent paragraphe contient des remarques géné- mules de Newton.
rales sur l’établissement des conditions de mesure
Si un système à lentilles ou à miroirs doit être essayé
et leur influence sur l’exactitude de mesure. Seules
pour des distances conjuguées à l’infini, la configu-
les conditions de mesure communes à tous l
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.