Optical methods in engineering measurements

The optical precision measurement methods described in this paper have resolutions in the range from A to a few microns. To extend the range structured light techniques or optical triangulation,can be used in metrology. The application of interferometry and holography will be extended because of the progress made in the fringe analysis. New coherent light sources together with real-time storage devices will lead to further progress in the application of optical techniques in industry

Abbildungsqualität photogrammetrischer Objektive unter Berücksichtigung von Umwelteinflüssen

Hochleistungsobjektive für die Luftbildaufnahmen haben einen hohen Entwicklungsstand erreicht. Umwelteinflüsse machen sich auf die Bildqualität bemerkbar, ja können sie sogar begrenzen. Anstrengungen sind erforderlich, diese Umwelteinflüsse zu erfassen und zu berücksichtigen. Die MTF bietet dazu die Möglichkeit. Bei der Beschreibung der Bildqualität ist die Berücksichtigung des ganzen Bildfeldes wesentlich. Qualitätseinbrüche bei einzelnen Bildwinkeln sind zu vermeiden

Prospects of testing aspheric surfaces with computer-generated holograms

For testing aspheric surfaces, computer generated holograms are frequently used. Some methods of generating the holograms as well as a comparison of in-line and off-axis computer generated holograms will be discussed. Furthermore, examples tested will be analysed from the stand point of an industrial testing procedure

On the measurement of image disturbance in aerial photography

Image quality together with the correction of distortion is very important for airborne photographs used in photogrammetry. Progress in the optical design as well as in production technology and film resolution improved the storage capacity of information to 5 x 10 8 pixels in the image. Distortion can be corrected to be in the region of one micrometer eventhough it needs only to be known in order to be corrected using image processing. Flight conditions usually cause disturbance of image quality. The optical transfer function (OTF) and especially the modulation transfer function (MTF) are useful techniques for measuring the image quality of photographs. The MTF of the image forming system is the result of the contributions of the links in the image transfer forming chain, namely, the camera, the film, image motion (in systems without forward motion compensation, FMC), vibrations, and the atmosphere. For the analysis of the image forming systems, artificial or natural edges are imaged the edge gradient analysis (EGA) and varying spatial requency patterns are used for the grating pattern technique. The aim of this paper is to analyse the influence of image motion, vibration and the atmosphere on the image quality. Results are shown and discussed

Analysis of mechanical oscillations by speckling

The application of the speckle phenomenon to the analysis of in-plane translations and oscillations is first reviewed briefly. Then a practical method of investigating out-of-plane rotations (tilts) even in the presence of in-plane movements is studied. This goal can be achieved by recording the speckle patterns in the Fourier transform plane before and after the tilt or as a time-average exposure for an oscillating object. Young’s fringes related to the tilts are observed in the Fraunhofer diffraction pattern when the developed photographic plate is illuminated with coherent light. This leads to a very simple engineering tool for the analysis of movements. Theoretical and experimental results will be shown

Beurteilung der Bildqualität von Luftbildkammern

La fonction de transfert optique (OTF) se révèle un moyen très précieux pour comparer et se rendre compte de la qualité des systèmes optiques. 0n peut meme tenir compte des facteurs de l'environnement, tels que le mouvement des avions et de l'influence de l'atmosphère sur la qualité d'image. Les valeurs mesurées péuvent etre comparées aux valeurs calculées á partir des caractéristiques des lentilles. A l'aide d'un modèle basé sur des experiences, il fut possible d'établir une courbe de la valeur des seuils. Elle permet une comparaison entre les resultats basés sur la fonction de transfer de modulation et les resultats obtenus par des tests habitueIs de mesure du puvoir séparateur. Actuellement nous cherchons à réduire le volume des données provenant de calculs et de mesures, pour établire des indices de qualité et de focalisation utilisables en pratique.Die optische Übertragungsfunktion (OTF) hat sich als ein sehr präzises Mittel zum Vergleich und zur Bewertung der Qualität der optischen Systeme erwiesen. Sogar Umwelteinflüsse wie Flugbewegungen und der Einfluß der Atmosphäre auf die Bildqualität können berücksichtigt werden. Ausgehend von den Merkmalen der Linsen können die gemessenen Werte mit den kalkulierten Werten verglichen werden. Mit Hilfe eines auf Erfahrung beruhenden Modells ist es möglich, eine Grenzwertkurve festzulegen. Sie erlaubt einen Vergleich zwischen den Resultaten, die auf den Ergebnissen der Transfermodulationsfunktion und denen, die auf den üblichen Messtests des Auflösungsvermögens beruhen. Derzeit versuchen wir den Datenumfang der Berechnungen und Messungen zu reduzieren, um Kriterien für die Qualität und die in der Praxis verwendbare Fokussierung festzulegen

Coherent-optical metrology

Zur Bewegungs-, Verformungs- und Schwingungsmessung eignen sich Verfahren basierend auf Interferometrie, Holografie und dem Specklephänomen. Diese Verfahren sind schon länger bekannt. Ihr Einsatz profitierte erst von der Entwicklung von Festkörperspeichern und leistungsfähigen Rechnern, aber auch der Laserentwicklung. Auch die entsprechende Software steht inzwischen zur Verfügung. Dies hat den kohärenten Verfahren im praktischen Einsatz insbesondere für den industriellen Einsatz zum Durchbruch verholfen. Weitere Arbeiten werden den Einsatz kohärent-optischer Verfahren in rauherer Industrieumgebung ermöglichen. Speckletechniken werden dazu besonders weiterentwickelt, da sie vielfach weniger störanfällig sind als holografische.For displacement, deformation and vibration analysis, interferometry, holography and speckle techniques are becoming useful tools. The techniques have taken advantage of the development of solid state detectors and powerful small computers with the appropriate frame grabbers as well as small and rugged lasers. The appropriate software is ready. Threrefore, coherent optical techniques can more frequently be applied in industrial environments. It turns out that speckle techniques are not more sensitive to environmental disturbancies than holographic techniques

Oberflächenmesstechnik mit optischen Verfahren

Nach der Einführung des Lasers haben leistungsfähige Bildspeicher- und Bildverarbeitungsverfahren, zusammen mit den Tisch-Computern, den industriellen Einsatz der optischen Messverfahren erweitert oder erst ermöglicht. Es wird noch einige Zeit dauern, bis die Universalität und Lernfähigkeit des menschlichen Sichtprüfers von optischen oder elektrooptischen Verfahren übernommen werden können. Teilaufgaben in der Serienprüfung werden zukünftig aber vermehrt von optischen Sensoren mit Rechnerunterstützung ausgeführt werden

Applications of interferometry for testing macro/microgeometry of optical surfaces

New technologies to generate optical surfaces have been introduced recently. Interferometric testing of optical surfaces is widely used in laboratories but has only recently been applied in industry. Interferometric testing of plane, spherical and aspherical surfaces will be described together with the fringe analysis. Electronic phase measurement techniques eliminate photographing the fringe pattern for the analysis of the wavefront. Aspherical surfaces can be tested successfully by using computer generated holograms . Alternatively, aspheric surfaces in production can be tested with a master surface, using a holographic technique to be described. A slightly modified fringe analysis technique can be used for the study of the microgeometry of optical surfaces. For testing surfaces in the grinding stage two wavelength holography will be described

Beurteilung der Bildqualität mit Hilfe der optischen Übertragungsfunktion

Die optische Übertragungsfunktion (OTF) erweist sich als sehr wertvolles Hilfsmittel zum Vergleich und zur Beurteilung der Qualität optischer Systeme. Das in der Firma Wild entwickelte Meßgerät wird kurz vorgestellt. Messungen und die anhand der Linsendaten gefundenen Rechenwerte werden verglichen. Dabei konnte gute Übereinstimmung der Ergebnisse der Modulations-Übertragungsfunktion (MTF) festgestellt werden. Mit Hilfe eines auf Experimenten basierenden Modells konnte eine Schwellwertkurve gefunden werden, welche den Vergleich der auf der Modulations-Übertragungsfunktion basierenden Ergebnisse mit denen von konventionellen Auflösungstests ermöglichte. Zusätzlich wird versucht, die vielen anfallenden Daten aus Rechnung und Messung zu Vergleichszwecken zu reduzieren, um so praktisch brauchbare Fokussier- und Gütemaße zu erarbeiten.The optical transfer function (OTF) has proved to be highly valuable aid in comparing and evaluating the quality of optical systems. The measuring instrument, developed at Wild Heerbrugg Ltd., is briefly described. Measurements are compared with values computed with the aid of lens data. Thus an excellent correlation of the results of the modulation transfer function (MTF) could be obtained. With the help of a model based on experiments a threshold curve was plotted. The latter made it possible to compare the results based on the modulation transfer function with those from conventional resolution tests. An attempt was also made to reduce the large amount of data resulting from computation and measurement for comparison purposes, in order to elaborate practicable focussing and quality criteria