ISO 9039:2008
(Main)Optics and photonics — Quality evaluation of optical systems — Determination of distortion
Optics and photonics — Quality evaluation of optical systems — Determination of distortion
ISO 9039:2008 specifies methods of determining distortion in optical systems for the purposes of quality evaluation. It applies to optical imaging systems in the optical spectral range from 100 nm to 15 000 nm which, by their design, aim at a rotationally symmetric image geometry. It is applicable to electro-optical imaging systems provided that adequate rotational symmetry of the image is guaranteed. It does not, therefore, apply to anamorphic and fibre optic systems.
Optique et photonique — Évaluation de la qualité des systèmes optiques — Détermination de la distorsion
L'ISO 9039:2008 spécifie des méthodes pour la détermination de la distorsion dans les systèmes optiques dans le but d'évaluation de la qualité. Elle s'applique aux systèmes d'imagerie optique dans le domaine spectral optique de 100 nm à 15 000 nm qui, de par leur conception, visent à assurer une géométrie d'image à symétrie de révolution. Elle s'applique aux systèmes d'imagerie électro-optiques dans la mesure où une symétrie de révolution adéquate de l'image est garantie. Par conséquent, elle ne s'applique pas aux systèmes optiques anamorphoseurs ou aux systèmes à fibres optiques.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 9039
Second edition
2008-02-15
Optics and photonics — Quality
evaluation of optical systems —
Determination of distortion
Optique et photonique — Évaluation de la qualité des systèmes
optiques — Détermination de la distorsion
Reference number
ISO 9039:2008(E)
©
ISO 2008
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ISO 9039:2008(E)
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Published in Switzerland
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ISO 9039:2008(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Terms and definitions. 1
3 Classes of application. 3
3.1 Infinite object distance, finite image distance . 3
3.2 Infinite object distance, infinite image distance. 3
3.3 Finite object distance, finite image distance . 3
3.4 Finite object distance, infinite image distance . 4
4 Test methods. 4
4.1 General. 4
4.2 Apparatus . 5
5 Procedure . 11
5.1 Reference angle of the optical system to be tested. 11
5.2 Coordinate origin. 11
5.3 Selection of image heights . 11
6 Evaluation. 12
6.1 Calculation of the reference quantities a, a′, m or Γ . 12
6.2 Calculation of the distortion . 12
7 Presentation of the results . 12
8 Test report . 13
Annex A (informative) Example for a method of shifting the zero point . 14
Annex B (informative) Picture-height distortion value . 17
Bibliography . 19
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ISO 9039:2008(E)
Foreword
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. Each 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 part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. 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.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 9039 was prepared by Technical Committee ISO/TC 172, Optics and photonics, Subcommittee SC 1,
Fundamental standards.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 9039:1994) which has been technically revised.
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ISO 9039:2008(E)
Introduction
Generally, the function of rotationally symmetric optical systems is to form an image that is geometrically
similar to the object, except for some particular systems, such as fish-eye lenses and eyepieces, where this
condition is deliberately not maintained. Ideally, this function is accomplished according to the geometry of
perspective projection. Departures from the ideal image geometry are called distortion. The distortion is a
position-dependent quantity which generally has a vectorial character. In a given image plane (which may also
lie at infinity), this vector, representing the difference between theoretical and real image position, has a radial
and a tangential component. In optical systems, the tangential component is basically conditioned by
imperfect rotational symmetry. The systems manufactured in accordance with the present state of the art have
a negligible tangential distortion. A tangential component of the distortion appears, however, as primary
aberration in the case of electromagnetically focused electro-optical systems. This International Standard
deals only with the radial distortion. For special systems, e.g. certain electro-optical systems, an expansion
may become necessary to include vectorial representation.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 9039:2008(E)
Optics and photonics — Quality evaluation of optical
systems — Determination of distortion
1 Scope
This International Standard specifies methods of determining distortion in optical systems for the purposes of
quality evaluation. It applies to optical imaging systems in the optical spectral range from 100 nm to
15 000 nm which, by their design, aim at a rotationally symmetric image geometry. It is applicable to electro-
optical imaging systems provided that adequate rotational symmetry of the image is guaranteed. It does not,
therefore, apply to anamorphic and fibre optic systems.
2 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
2.1
distortion
measure of the deviation of the extra-axial image points from the ideal image points in a given plane lying
parallel to the reference plane of the system
NOTE If the image plane is at infinity, the image positions are given in terms of tangents of field angles.
2.2
reference plane
plane corresponding to a physical feature of the device under test which is used for alignment, e.g. a mounting
flange or a fixture specially mounted for that purpose
2.3
absolute distortion
V
a
distance in the radial direction between the observed image point and the ideal image point, expressed in
millimetres or micrometres
2.4
relative distortion
V
r
distance in the radial direction between the observed image point and the ideal image point, expressed as a
percentage of the ideal image height h′
0
NOTE With the image at infinity, relative distortion is the difference between the tangents of the observed field angle
and the ideal field angle, expressed as a percentage of the tangent of the ideal field angle ω′ .
0
2.5
object height
h
distance between an object point and the axis of rotational symmetry of the test specimen, expressed in
millimetres
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ISO 9039:2008(E)
2.6
image height
h′
distance between an image point and the axis of rotational symmetry of the test specimen, expressed in
millimetres
2.7
object pupil field angle
ω
p
absolute value of the angle, expressed in radians or degrees, between the axis of rotational symmetry and the
direction of travel of radiation from the object to the entrance pupil of the test specimen
2.8
image pupil field angle
ω′
p
absolute value of the angle, expressed in radians or degrees, between the axis of rotational symmetry and the
direction of travel of radiation from the exit pupil of the test specimen to the image
2.9
object distance
a
distance between the object plane and the first principal point, expressed in millimetres
2.10
image distance
a′
distance between the image plane and the second principal point, expressed in millimetres
2.11
object plane
plane parallel to the reference plane containing an object point
2.12
image plane
plane parallel to the reference plane containing an image point
2.13
ideal image height
h′
0
image height without distortion, given by the geometry of perspective projection, expressed in millimetres
2.14
ideal image field angle
ω′
0
image field angle without distortion, given by the geometry of perspective projection, expressed in radians or
degrees
2.15
angular magnification
Γ
limiting value of the equation
′
tanω
p
lim
Γ =
ω →
p 0 tanω
p
2 © ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 9039:2008(E)
2.16
lateral magnification
m
limiting value of the equation
′
h
lim
m=
h→
h
0
3 Classes of application
3.1 Infinite object distance, finite image distance
The reference quantity is the image distance a′, obtained as the limiting value of the equation
h′
lim
′
a =
ω →
tanω
p0
p
The absolute distortion is
Vh=−′′a tanω
ap
and the relative distortion is
ha′′− tanω′
p
V = 100
r
′
a tanω
p
For telecentric imaging, the image distance a′ is replaced by the distance of the telecentric stop from the first
principal point.
If the image side focus lies in the image plane, then a′ is the equivalent focal length. For photogrammetric
lenses, the calibrated focal length is used instead of a′ in the calculation of the absolute distortion V . The
a
calibrated focal length is an adjusted value chosen to distribute the distortion within the image field in a
specified manner.
3.2 Infinite object distance, infinite image distance
The reference quantity is the angular magnification Γ.
The relative distortion, V , is given by
r
′
tanω
p
−Γ
tanω
p
V = 100
r
Γ
3.3 Finite object distance, finite image distance
The reference quantity is the lateral magnification m.
The absolute distortion, V , is given by
a
V = h′ − hm
a
© ISO 2008 – All rights reserved 3
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ISO 9039:2008(E)
and the relative distortion, V , is given by
r
′
h
− m
h
V = 100
r
m
3.4 Finite object distance, infinite image distance
The reference quantity is the object distance a, obtained as the limiting value of the equation
h
lim
a=
h→
′
tanω
0
p
The relative distortion, V , is given by
r
′
ahtanω −
p
V = 100
r
h
For telecentric imaging, the distance of the telecentric stop from the second principal point replaces a.
4 Test methods
4.1 General
In order to determine the distortion, conjugate value pairs of object- and image-side coordinates must be
measured. For the object side, the values concerned are the object pupil field angle ω or the object height h,
p
and for the image side the image pupil field angle ω′ or the image height h′. The terms object-side and image-
p
side must be understood with reference to practical application.
When making measurements, the direction of radiation should be from the object side to the image side.
When making measurements, the direction of radiation (from the object side or the image side) changes the
sign of the distortion values. If the opposite direction is to be applied for the convenience of measurement, this
should be taken into account.
Illuminated reticles, an array of illuminated slits with known separations or a single illuminated slit whose
displacement is measurable, serve the purpose of representing object positions of finite distance or, in the
case of opposite direction of radiation, image positions of finite distance. Collimators are employed to
represent objects at infinite distance whereas telescope lenses are used to render images at infinite distance
measurable (or vice versa for the opposite direction of radiation).
For the measurement of the object or image pupil field angles, the collimator or telescope, and the optical
system to be tested (with its image or object plane) are displaced relative to each other in a way that the
angles can be measured. The axis of rotation should pass through the middle of the entrance or exit pupil of
the system to be tested in order to cover the full aperture of this system, also in the case of larger field angles.
For the measurement of finite image or object heights, detection devices whose displacement is measurable
or scales placed in the measuring plane are employed.
The distortion is calculated from the measured values in accordance with the formulae given in Clause 3.
NOTE In the case of the opposite direction of radiation, care should be taken not to confuse image- and object-side
quantities, as otherwise the distortion would be reversed in sign.
4 © ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 9039:2008(E)
4.2 Apparatus
4.2.1 General requirements
The measurement set-ups shall be so designed that the reference plane of the optical system to be tested and
the object or image plane can be aligned parallel to each other. In the case of infinite object or image distance,
for the field angle ω = 0 or ω′ = 0, the reference plane of the system to be tested shall be adjustable
p p
perpendicular to the direction of radiation. It is appropriate to use an autocollimator for the alignment instead
of the collimator or telescope.
The instruments used for measuring the object and image pupil field angles and object and image height shall
have accuracies such that the influence on the calculated distortion values is 5 times to 10 times lower than
the tolerance. For optical systems with very low permissible distortion, it may be not possible to achieve these
instrument accuracies. In this case, the actual accuracy should be specified in the test report.
The general stability and precision of the measurement set-up, in particular of the swivel bearings, shall be
included in the error assessment.
The spectral characteristic of the measurement set-up shall be adapted to the intended application of the
optical system to be tested.
The coherency characteristics of the object illumination shall match those actually used for the optical system
to be tested.
The mounting of appropriate diaphragms shall guarantee the limitations of the rays which correspond to the
practical application of the optical system to be tested. Special attention is necessary in the case of magnifiers
and eyepieces.
The illuminating optics shall be mounted in such a way that the principal rays correspond to practical
applications.
If necessary, the illumination aperture shall be adapted to the intended application of the optical system to be
tested.
Auxiliary optics used shall be sufficiently well corrected that they do not affect the measured values. Their
pupils shall be large enough such that the pupils of the optical system to be tested are not vignetted.
It shall be ensured that, during the measurement, the image plane corresponds as closely as possible to that
of practical application. The application of given focusing criteria may be necessary for this purpose.
If high demands are made on the accuracy of measurement, the application of criteria specified for the
establishment of the image position may be necessary.
4.2.2 Infinite object distance, finite image distance
4.2.2.1 General
The measurement set-up shall allow the measurement of conjugate value pairs of the object pupil field angle
ω and the image height h′.
p
4.2.2.2 Camera set-up
The object is represented by a mark in the focal plane of a collimator, preferably by an incoherently illuminated
narrow slit. A device whose displacement can be measured is mounted in the image plane of the optical
system to be tested in order to detect the image. It shall be possible to rotate the collimator and the optical
system to be tested, with the detection device mounted in its image plane, relative to each other in such a way
that the angle of rotation can be measured. It is of no importance which part is rotated and which part is
stationary. The axis of rotation is perpendicular to the plane formed by the image height axis and the optical
axis of the collimator and passes approximately through the middle of the entrance pupil of the optical system
to be tested.
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ISO 9039:2008(E)
For measuring the object pupil field angle, a rotating stage with an angular scale or a theodolite may be
employed. Rotation may be replaced by an array of several collimators arranged at different angles.
Prior to starting the measurement, the displacement direction of the image detector shall be aligned parallel to
the reference plane of the optical system under test.
The collimator shall be aligned perpendicular
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 9039
Deuxième édition
2008-02-15
Optique et photonique — Évaluation de la
qualité des systèmes optiques —
Détermination de la distorsion
Optics and photonics — Quality evaluation of optical systems —
Determination of distortion
Numéro de référence
ISO 9039:2008(F)
©
ISO 2008
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ISO 9039:2008(F)
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Publié en Suisse
ii © ISO 2008 – Tous droits réservés
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ISO 9039:2008(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Termes et définitions. 1
3 Classes d’application . 3
3.1 Distance objet infinie, distance image finie . 3
3.2 Distance objet infinie, distance image infinie. 3
3.3 Distance objet finie, distance image finie . 3
3.4 Distance objet finie, distance image infinie . 4
4 Méthodes d'essai . 4
4.1 Généralités . 4
4.2 Appareillage de mesure . 5
5 Mode opératoire . 11
5.1 Angle de référence du système optique à soumettre à essai. 11
5.2 Origine des coordonnées . 11
5.3 Choix des hauteurs image . 11
6 Évaluation. 12
6.1 Calcul des grandeurs de référence a, a′, m ou Γ. 12
6.2 Calcul de la distorsion. 12
7 Présentation des résultats. 12
8 Rapport d'essai . 12
Annexe A (informative) Exemple de méthode de décalage du point zéro. 14
Annexe B (informative) Valeur de distorsion de la hauteur image . 17
Bibliographie . 19
© ISO 2008 – Tous droits réservés iii
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ISO 9039:2008(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'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
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. 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 comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 9039 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 172, Optique et photonique, sous-comité SC 1,
Normes fondamentales.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 9039:1994), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
iv © ISO 2008 – Tous droits réservés
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ISO 9039:2008(F)
Introduction
Les systèmes optiques à symétrie de révolution ont généralement pour fonction de former une image qui est
géométriquement semblable à l'objet, à l’exception de certains systèmes particuliers tels que les objectifs à
très grand angle et les oculaires pour lesquels cette fonction est délibérément évitée. Idéalement, cette
fonction s’obtient suivant la géométrie de projection en perspective. Tout écart par rapport à la géométrie
idéale de l’image est appelé distorsion. La distorsion est une grandeur qui dépend de la position et qui a
généralement un caractère vectoriel. Dans un plan image donné (qui peut également se situer à l’infini), ce
vecteur, représentant la différence entre les positions théorique et réelle de l’image, a une composante radiale
et une composante tangentielle. Dans les systèmes optiques, la composante tangentielle est
fondamentalement conditionnée par une symétrie de révolution imparfaite. Les systèmes fabriqués
conformément au niveau des connaissances actuelles présentent une distorsion tangentielle négligeable. Une
composante tangentielle de cette distorsion apparaît toutefois sous forme d’aberration primaire dans le cas de
systèmes électro-optiques à mise au point électromagnétique. La présente Norme internationale ne traite que
de la distorsion radiale. Pour des systèmes spéciaux, certains systèmes électro-optiques par exemple, une
extension pourra se révéler nécessaire pour inclure la représentation vectorielle.
© ISO 2008 – Tous droits réservés v
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NORME INTERNATIONALE ISO 9039:2008(F)
Optique et photonique — Évaluation de la qualité des
systèmes optiques — Détermination de la distorsion
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie des méthodes pour la détermination de la distorsion dans les
systèmes optiques dans le but d’évaluation de la qualité. Elle s’applique aux systèmes d’imagerie optique
dans le domaine spectral optique de 100 nm à 15 000 nm qui, de par leur conception, visent à assurer une
géométrie d’image à symétrie de révolution. Elle s’applique aux systèmes d’imagerie électro-optiques dans la
mesure où une symétrie de révolution adéquate de l’image est garantie. Par conséquent, elle ne s’applique
pas aux systèmes optiques anamorphoseurs ou aux systèmes à fibres optiques.
2 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
2.1
distorsion
mesure de l’écart entre les points image extra-axiaux et les points image idéaux dans un plan donné qui est
parallèle au plan de référence du système
NOTE Si le plan image est à l’infini, les positions de l’image sont données sous forme de tangentes des angles de
champ.
2.2
plan de référence
plan correspondant à un élément physique du dispositif en essai, utilisé pour l’alignement, par exemple bride
de montage ou dispositif spécialement monté à cet effet
2.3
distorsion absolue
V
a
distance radiale entre le point image observé et le point image idéal, exprimée en millimètres ou en
micromètres
2.4
distorsion relative
V
r
distance radiale entre le point image observé et le point image idéal, exprimée en pourcentage de la hauteur
image idéale h′
0
NOTE Lorsque l’image est à l’infini, la distorsion relative est la différence entre les tangentes de l’angle de champ
observé et l’angle de champ idéal, exprimée en pourcentage de la tangente de l’angle de champ idéal ω′ .
0
2.5
hauteur objet
h
distance entre un point objet et l’axe de symétrie de révolution du spécimen en essai, exprimée en millimètres
© ISO 2008 – Tous droits réservés 1
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ISO 9039:2008(F)
2.6
hauteur image
h′
distance entre un point image et l’axe de symétrie de révolution du spécimen en essai, exprimée en
millimètres
2.7
angle du champ objet pupillaire
ω
p
valeur absolue, exprimée en radians ou en degrés, de l’angle entre l’axe de symétrie de révolution et la
direction de propagation du rayonnement de l’objet vers la pupille d’entrée du spécimen en essai
2.8
angle du champ image pupillaire
ω ′
p
valeur absolue, exprimée en radians ou en degrés, de l’angle entre l’axe de symétrie de révolution et la
direction de propagation du rayonnement de la pupille de sortie du spécimen en essai vers l’image
2.9
distance objet
a
distance entre le plan objet et le premier point principal, exprimée en millimètres
2.10
distance image
a′
distance entre le plan image et le second point principal, exprimée en millimètres
2.11
plan objet
plan parallèle au plan de référence contenant un point objet
2.12
plan image
plan parallèle au plan de référence contenant un point image
2.13
hauteur image idéale
h′
0
hauteur image sans distorsion, donnée par la géométrie de la projection en perspective, exprimée en
millimètres
2.14
angle du champ image idéal
ω ′
0
angle du champ image sans distorsion, donné par la géométrie de la projection en perspective, exprimé en
radians ou en degrés
2.15
grossissement
Γ
valeur limite de l’équation
′
tanω
p
lim
Γ =
ω →
tanω
p0
p
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ISO 9039:2008(F)
2.16
grandissement
m
valeur limite de l’équation
′
h
lim
m=
h→ 0
h
3 Classes d’application
3.1 Distance objet infinie, distance image finie
La grandeur de référence est la distance, a′, obtenue sous forme de valeur limite de l'équation
h′
lim
′
a =
ω → 0
tanω
p
p
La distorsion absolue est
Vh=−′′a tanω
ap
et la distorsion relative est
′′ ′
ha− tanω
p
V = 100
r
′
a tanω
p
Pour l'imagerie télécentrique, la distance image a′ est remplacée par la distance de la pupille télécentrique au
premier point principal.
Si le foyer côté image se situe dans le plan image, a′ est la distance focale équivalente. Pour les lentilles
photogrammétriques, on utilise la distance focale étalonnée à la place de a′ dans le calcul de la distorsion
absolue, V . La distance focale étalonnée est une valeur réglée choisie pour répartir la distorsion dans le
a
champ image de manière spécifiée.
3.2 Distance objet infinie, distance image infinie
La grandeur de référence est le grossissement Γ.
La distorsion relative, V , est donnée par l'équation
r
′
tanω
p
−Γ
tanω
p
V = 100
r
Γ
3.3 Distance objet finie, distance image finie
La grandeur de référence est le grandissement, m.
La distorsion absolue, V , est donnée par l'équation
a
V = h′ − hm
a
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et la distorsion relative, V , par l'équation
r
′
h
− m
h
V = 100
r
m
3.4 Distance objet finie, distance image infinie
La grandeur de référence est la distance objet, a, obtenue comme valeur limite de l'équation
lim h
a=
h→ 0
′
tanω
p
La distorsion relative, V , est donnée par l'équation
r
′
ahtanω −
p
V = 100
r
h
Pour l'imagerie télécentrique, la distance de la pupille télécentrique au second point principal remplace a.
4 Méthodes d'essai
4.1 Généralités
Pour déterminer la distorsion, il faut mesurer les paires de valeurs conjuguées des coordonnées côté objet et
côté image. Pour le côté objet, les valeurs concernées sont l'angle de champ objet pupillaire, ω , ou la
p
hauteur objet, h, et pour le côté image, l'angle de champ image pupillaire, ω′ , ou la hauteur image, h′. Les
p
expressions côté objet et côté image doivent s'entendre par référence à l'application pratique.
Lorsqu'on effectue les mesurages, il convient que le sens du rayonnement soit du côté objet vers le côté
image. Lorsqu'on effectue les mesurages, le sens du rayonnement (du côté objet ou du côté image) a une
incidence sur le signe des valeurs de la distorsion. Si, pour des raisons de commodité du mesurage, c'est le
sens opposé qui est appliqué, il faut respecter le signe.
Des réticules lumineux et une rangée de fentes lumineuses dont les écartements sont connus, ou bien une
unique fente lumineuse dont le déplacement est mesurable, servent à représenter des positions objet à
distance finie ou, dans le cas de rayonnement de sens contraire, des positions image à distance finie. Des
collimateurs sont utilisés pour représenter des objets à distance infinie alors qu'on utilise des lentilles de
télescope pour rendre mesurables des images à distance infinie (ou vice versa pour le sens de rayonnement
opposé).
Pour mesurer les angles de champ objet pupillaire ou image pupillaire, un collimateur ou un télescope et le
système optique à soumettre à essai (avec son plan image ou objet) sont déplacés l'un par rapport à l'autre
de manière à pouvoir mesurer les angles. L'axe de rotation doit passer par le milieu de la pupille d'entrée ou
de sortie du système à soumettre à essai de manière à couvrir la pleine ouverture de ce système, y compris
dans le cas d'angles de champ plus grands.
Pour mesurer les hauteurs image ou objet finies, on a recours à des dispositifs de détection dont le
déplacement est mesurable ou à des graduations placées dans le plan de mesure.
La distorsion est calculée à partir des valeurs mesurées, au moyen des formules données dans l'Article 3.
NOTE Dans le cas d'un mesurage effectué en sens inverse du sens nominal, il faut veiller à ne pas confondre les
grandeurs côté image et côté objet, sinon, la distorsion serait de signe inverse.
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4.2 Appareillage de mesure
4.2.1 Spécifications générales
Le montage de mesure doit être conçu de telle manière que le plan de référence du système optique à
soumettre à essai et le plan objet ou le plan image puissent être alignés parallèlement l'un à l'autre. Dans le
cas d'une distance objet ou image infinie, pour l'angle de champ ω = 0 ou ω′ = 0, le plan de référence du
p p
système à soumettre à essai doit être réglable perpendiculairement à la direction du rayonnement. Il est
pratique d'utiliser un autocollimateur à la place du collimateur ou du télescope pour effectuer l'alignement.
Les instruments utilisés pour mesurer les angles de champ objet pupillaire et image pupillaire, et les hauteurs
objet et image doivent être suffisamment précis pour que leur incidence sur les valeurs de distorsion calculées
soit de 5 à 10 fois inférieure à la tolérance. Pour les systèmes optiques pour lesquels la distorsion permise est
très faible, il peut ne pas être possible d'obtenir ce niveau de précision. Dans ce cas, l’exactitude réelle doit
être spécifiée dans le rapport d'essai.
La stabilité et l’exactitude générales du montage de mesure, notamment en ce qui concerne les paliers à
rotule, doivent être incluses dans l'estimation de l'erreur.
La caractéristique spectrale du montage de mesure doit être adaptée à l'application prévue du système
optique à soumettre à essai.
Les caractéristiques de cohérence de l'éclairage de l'objet doivent correspondre à celles qui sont réellement
utilisées pour le système optique à soumettre à essai.
Le montage de diaphragmes appropriés doit garantir les limitations des rayons qui correspondent à
l'application pratique du système optique à soumettre à essai. Il convient d'accorder une attention particulière
dans le cas de loupes et d'oculaires.
Les optiques lumineuses doivent être montées de telle sorte que les rayons principaux correspondent aux
applications pratiques.
En cas de besoin, le diaphragme d'éclairage doit être adapté à l'application prévue pour le système optique à
soumettre à essai.
Les optiques auxiliaires utilisées doivent être suffisamment bien corrigées pour ne pas fausser les valeurs
mesurées. Leurs pupilles doivent être suffisamment grandes pour que les pupilles du système optique à
soumettre à essai ne soient pas vignetées.
Il faudra s'assurer que, lors du mesurage, le plan image correspond aussi exactement que possible à celui de
l'application pratique. L'application de critères données de focalisation peut être nécessaire à cette fin.
En cas d'exigences poussées en ce qui concerne l'exactitude de mesure, l'application de critères spécifiés
pour l'établissement de la position de l'image peut être nécessaire.
4.2.2 Distance objet infinie, distance image finie
4.2.2.1 Généralités
Le montage de mesure doit permettre de mesurer des paires de valeurs conjuguées de l'angle de champ
objet pupillaire, ω et de la hauteur image h′.
p
4.2.2.2 Montage de l'appareil de prises de vues
L'objet est représenté par une marque dans le plan focal d'un collimateur, de préférence par une fente étroite
éclairée par une lumière incohérente. Un dispositif dont le déplacement peut être mesuré est monté dans le
plan image du système optique à soumettre à essai afin de détecter l'image. Il doit être possible de faire
tourner l'un par rapport à l'autre d'une part le collimateur et d'autre part le système optique à soumettre à
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essai (le dispositif de détection étant monté dans son plan image) de telle sorte qu'il soit possible de mesurer
l'angle de rotation. Peu importe de savoir quelle partie tourne et quelle partie reste fixe. L'axe de rotation est
perpendiculaire au plan formé par l'axe de la hauteur image et l'axe optique du collimateur, et il passe
approximativement par le milieu de la pupille d'entrée du système optique à soumettre à essai.
Pour mesurer l'angle du champ objet pupillaire, on peut utiliser une platine tournante avec une graduation
angulaire ou un théodolite. La rotation peut être remplacée par une rangée de plusieurs collimateurs disposés
selon différents angles.
Avant de commencer le mesurage, le déplacement du détecteur d'image doit être aligné parallèlement au
plan de référence du système optique en essai.
Le collimateur doit être aligné perpendiculairement au plan de référence. De cette manière, on obtient un
point objet pour l'angle de champ objet pupillaire ω = 0; son image indique alors l'origine des coordonnées
p
dans le plan image pour l'essai.
Étant donné que pour ce rég
...
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