DIN 58189-2008 Fundamental standards for optics - Determination of focal length《光学基本标准 焦距的测定》.pdf

1、September 2008DEUTSCHE NORM Normenausschuss Feinmechanik und Optik (NAFuO) im DINPreisgruppe 5DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 37.020!$OC“1443229www.din.deDDIN

2、 58189Grundnormen der Optik Bestimmung der BrennweiteFundamental standards for optics Determination of focal lengthNormes fondamentales pour loptique Dtermination de la distance focaleAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 58189:1996-05www.beuth.deGesamtumfang 6 S

3、eitenDIN 58189:2008-09 2 Vorwort Diese Norm wurde vom Normenausschuss Feinmechanik und Optik (NAFuO), Arbeitsausschuss NA 027-01-02 AA Grundnormen fr die Optik“ erstellt. Die Brennweite ist eine fundamentale Gre optischer Systeme. Daher ist es wichtig, eine Definition anzu-geben, die rechentechnisch

4、 wie messtechnisch gleichartig anwendbar ist. nderungen Gegenber DIN 58189:1996-05 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) vollstndige Neufassung unter Bercksichtigung der Bezeichnungen und Definitionen nach DIN 1335:2003 sowie unter Bercksichtigung von DIN ISO 9039; b) Ergnzung eines Formblattes

5、zum Prfbericht. Frhere Ausgaben DIN 58189: 1996-05 DIN 58189:2008-09 3 1 Anwendungsbereich Diese Norm gilt fr optische Abbildungssysteme im optischen Spektralbereich nach DIN 5031-7, bei denen aufgrund ihrer Konstruktion rotationssymmetrische Abbildungen vorgesehen sind. 2 Normative Verweisungen Die

6、 folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 1335:2003, Geometrische

7、Optik Bezeichnungen und Definitionen DIN 5031-7, Strahlungsphysik im optischen Bereich und Lichttechnik Benennung der Wellenlngen-bereiche DIN ISO 9039, Optik und Photonik Qualittsbewertung optischer Systeme Bestimmung der Ver-zeichnung 3 Gren, Formelzeichen und Einheiten Siehe Tabelle 1. Tabelle 1

8、Gre Formelzeichen Einheit Brennweite f mm Gau-Brennweite f0mm Reale Brennweite frmm Objektseitige Schnittweite s mm Bildseitige Schnittweite s mm Objekthhe y mm Bildhhe y mm Objektseitiger Feldwinkel (Grad), rad Bildseitiger Feldwinkel (Grad), rad Objektseitige Brechzahl n 1 Bildseitige Brechzahl n

9、1 4 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach DIN 1335 und die folgenden Begriffe. 4.1 objektseitiger Brennpunkt derjenige axiale Objektpunkt, dessen Bild im Unendlichen liegt ANMERKUNG Zur Kennzeichnung der Lage des objektseitigen Brennpunktes dient die objektseitige Schni

10、ttweite sF(relativ zum ersten Flchenscheitel des optischen Systems). DIN 58189:2008-09 4 4.2 bildseitiger Brennpunkt derjenige axiale Bildpunkt, der zum unendlich entfernten axialen Objektpunkt konjugiert ist ANMERKUNG Zur Kennzeichnung der Lage des bildseitigen Brennpunktes dient die bildseitige Sc

11、hnittweite sF (relativ zum letzten Flchenscheitel des optischen Systems). 4.3 objektseitige Brennweite f = fr tanlim0snyfy (1) wobei ein Objektpunkt im Abstand y von der optischen Achse im Objektraum so vorgegeben wird, dass die von ihm ausgehenden Strahlen nach Abbildung durch das optische System i

12、m Bildraum ein paralleles Strahlenbndel unter dem Winkel zur optischen Achse bilden ANMERKUNG Die in Gleichung (1) benutzte Grenzwertbildung ist notwendig, um von eventuellen Abbildungsfehlern, die mit dem Feldwinkel variieren, unabhngig zu sein. 4.4 bildseitige Brennweite f =snyf fr tanlim0 (2) wob

13、ei ein im Objektraum unter dem Feldwinkel zur optischen Achse einfallendes paralleles Strahlenbndel im Bildraum einen Bildpunkt im Abstand y von der optischen Achse erzeugt ANMERKUNG 1 Die in Gleichung (2) benutzte Grenzwertbildung ist notwendig, um von eventuellen Abbildungsfehlern, die mit dem Fel

14、dwinkel variieren, unabhngig zu sein. ANMERKUNG 2 Es gilt allgemein: nfnf= . 4.5 Gau-Brennweite paraxiale Brennweite f0Brennweite, die sich bei Bezug von 4.1 bis 4.3 auf eine bestimmte Wellenlnge und beim bergang (im Grenzwert) zur Apertur null ergibt ANMERKUNG 1 Die Gau-Brennweite kann auch als Abs

15、tand zwischen objektseitigem Brennpunkt und objektseitigem Hauptpunkt oder gleichwertig als Abstand zwischen bildseitigem Hauptpunkt und bildseitigem Brennpunkt angegeben werden; es handelt sich dabei aber eindeutig um Verabredungen, die nur im rechnerischen Bereich Sinn besitzen. ANMERKUNG 2 Die Be

16、griffe objektseitiger und bildseitiger Hauptpunkt sind in DIN 1335:2003, 6.2 definiert. 4.6 reale Brennweite frBrennweite, die bei endlicher spektraler Bandbreite und bei endlicher Apertur und unter Einhaltung zu ver-einbarender Fokussierkriterien, d. h. unter messtechnischen Bedingungen, bestimmt w

17、ird DIN 58189:2008-09 5 5 Messverfahren Zur messtechnischen Bestimmung der Brennweite wird von der Gleichung (1) ausgegangen. Mithilfe eines geeigneten Kollimators werden mehrere unendlich ferne Objekte unterschiedlicher Winkelgren erzeugt. Die Bilder dieser Objekte mit den Bildhhen y werden gemesse

18、n; zur Messung der Bildhhen y wird ein senkrecht zur optischen Achse des optischen Systems verschiebbares Messmittel (z. B. Messmikroskop) ver-wendet. Da weder fr die objektseitigen Feldwinkel noch fr die Bildhhen y der jeweilige Nullpunkt exakt bestimmbar ist, werden objekt- und bildseitig Differen

19、zen benutzt, sodass schlielich zur Berechnung der realen Brennweite die Gleichung tanrnyf = (3) rnyf (4) benutzt wird. Es sind hier die Feldwinkel-Differenz benachbarter Objekte und y die Bildhhen-Differenz der zugehrigen Bilder. Die in Gleichung (4) eingefhrte Nherung ist im Rahmen der erreichbaren

20、 Mess-genauigkeit durchaus zulssig, wobei im Bogenma zu verwenden ist. Dieses Verfahren entspricht weitestgehend dem in DIN ISO 9039 beschriebenen. Es wird die reale Brennweite frbestimmt, d. h., es wird bei voller Apertur des Prflings gemessen, und der anwendungsbezogene Spektralbereich wird gegebe

21、nenfalls durch Filteranpassung realisiert. Es ist sicherzustellen, dass bei der Messung ein zu vereinbarendes Fokussierkriterium angewendet wird. ANMERKUNG Das Fokussierkriterium ist Teil der Messbedingungen. Beispiele fr Fokussierkriterien sind: MTF-Kriterien (MTF; en: modulation transfer function;

22、 de: Modulationsbertragungsfunktion); Punktbildmessung; Definitionshelligkeit; Gradient des Kantenbildes; Autokollimation; Wellenfrontfehler; visuelle Beurteilung. 6 Prfbericht Der Prfbericht muss mindestens die folgenden Parameter bzw. Spezifikationen enthalten: a) Labor oder Firma, Datum; b) Bezei

23、chnung des Prflings (z. B. Name, Hersteller, Serien-Nr); c) spektrale Bewertungsfunktion bzw. Wellenlnge; d) numerische Apertur bzw. Blendenzahl; e) Fokussierkriterium; f) Wert der realen Brennweite; g) Messunsicherheit; h) einen Hinweis auf diese Norm, d. h. DIN 58189. ANMERKUNG Ein Formblatt fr ei

24、nen Prfbericht findet sich auf der nachfolgenden Seite. DIN 58189:2008-09 6 Formblatt zu DIN 58189:2008, Grundnormen der Optik Bestimmung der Brennweite Dem Anwender des Formblattes ist dessen Vervielfltigung gestattet. Unter der E-Mail-Adresse nafuodin.de wird dem Anwender auerdem eine elektronisch

25、 ausfllbare Version des Formblattes zur Verfgung gestellt. Brennweitenbestimmung nach DIN 58189:2008 Bezeichnung des Prflings: z. B. Name, Hersteller, Serien-Nr Spektrale Bewertungsfunktion bzw. Wellenlnge Numerische Apertur bzw. Blendenzahl Fokussierkriterium Wert der realen Brennweite Messunsicherheit Anmerkungen Labor oder Firma Datum Unterschrift