5.3. Прилади для випробувань і контролю оптики ендоскопів

Контроль оптики ендоскопів заснований на загальних методах випробування оптичних систем, але у зв'язку з дуже малими розмірами оптики вимагає використання спеціальних контрольно-юстувальних приладів [54].

5.3.1. Вимірювання лінійного поля ендоскопа

Лінійне поле зору вимірюється за міліметровою шкалою, встановленою в площині предмету на заданій відстані від першої оптичної поверхні.

5.3.2. Вимірювання видимого збільшення ендоскопа

Збільшення визначається за допомогою спеціальної телескопічної приставки однократного збільшення, що складається з двох компонентів з великим кутовим полем. У поєднаній фокальній площині розміщується сітка з шкалою. Приставку поміщають за окуляром випробовуваної оптичної системи. Збільшення визначається за формулою:

,

де - збільшення першого компонента приставки;

- розмір шкали телескопічної приставки, відповідний інтервалу наочної шкали, встановленої на робочій відстані перед ендоскопом.

5.3.3. Визначення роздільної сили ендоскопа

Перевірку розідльної сили проводять шляхом розгляду через діоптрійну трубку, розміщену за окуляром ендоскопа, штриховою мірою N4 по ГОСТ 15114, розташованою на робочій відстані від дистальної головки. Діоптрійна трубка перед випробуванням має бути встановлена на 0 дптр. Допускається проводити перевірку розглядом міри безпосередньо через окуляр без діоптрійної трубки.

5.3.4. Вимірювання діаметру і віддалення вихідної зіниці ендоскопа

Діаметр і віддалення вихідної зіниці від зовнішньої поверхні захисного скла окуляра лінзового ендоскопа вимірюються за допомогою мікроскоп-динаметра: діаметр - за шкалою в полі зору, відалення - по ноніусу бічної шкали.

5.3.5. Вимірювання залишкової аберації ендоскопів

Основною аберацією оптичних систем ендоскопів можна вважати хроматичну аберацію положення, дисторсію і кривизну зображення. Оскільки ендоскоп розглядається як телескопічна система, то в схемі вимірювання перед об'єктивом випробовуваного приладу встановлюють коліматор, а після окуляра - фотооб'єктив [55]. Коліматор закріплений на поворотному лімбі для вимірювання польової аберації. За фотооб'єктивом розташовується мікроскоп з повздовжнім і поперечним переміщеннями, оснащений окуляр-мікрометром для вимірювання повздовжньої і поперечної аберації. Для вимірювання хроматичної аберації доцільно використовувати вузькосмугові інтерференційні фільтри. При вимірюванні дисторсії як тест-об'єкт вибрано біле перехрестя на темному фоні, а для вимірювання кривизни зображення - радіальна міра.

Принципова схема вимірювання хроматичної аберації положення представлена на рисунку 5.1. Випробовуваний ендоскоп 7 встановлюється так, що радіальна міра 3 спостерігається в центрі поля зору ендоскопа. За ендоскопом встановлюється фотооб'єктив 8, і за допомогою вимірювального мікроскопа 9 за наявності світлофільтру 2 розглядається зображення радіальною мірою. Після встановлення різкого зображення знімається відлік з відлікового пристрою 10 фокусувань мікроскопа. Потім світлофільтр замінюється на іншій, знаходиться площина найкращого встановлення, і проводиться відлік. Аналогічні вимірювання проводять і для третього світлофільтру.

Для переводу лінійних величин відліку в діоптрійну міру після окуляра ендоскопа необхідно знати положення площини зображення міри відносно задньої фокальної площини фотооб'єктива

,

де - фокусна відстань фотооб'єктива.

Рис. 5.1. Принципова схема вимірювання хроматичної аберації положення, дисторсії і кривизни зображення: 1 - освітлювальний пристрій; 2 - змінні інтерференційні світлофільтри; 3 - радіальна міра (перехрестя); 4 - коліматор; 5 - об'єктив коліматора з фокусною відстанню 100 мм; 6 - лімб; 7 - випробовуваний ендоскоп; 8 - фотооб'єктив; 9 - вимірювальний мікроскоп; 10 - відліковий пристрій

Хроматична аберація положення:

.

Для кожного кольору:

, .

Вимірювання дисторсії виконується за наведеною вище схемою, проте замість радіальної міри встановлюється перехрестя, а вхідна зіниця випробовуваного ендоскопа виставляється над центром обертання лімба 6. Для вимірювання дисторсії коліматор встановлюють за допомогою лімба на різні кути поля зору і вимірюють величину переміщення штриха перехрестя в площині зображення фотооб'єктива . Величина переміщення штриха перехрестя в тій же площині, відповідна ідеальній оптичній системі:

,

де - еквівалентна фокусна відстань системи "ендоскоп-фотооб'єктив";

- кут поля зору.

Еквівалентна фокусна відстань визначається наперед через збільшення всієї схеми вимірювання для осьової точки і відому фокусну відстань коліматора.

Відносна величина дисторсії:

.

Вимірювання кривизни зображення виконується за тією ж схемою з використанням радіальної міри. При відомому положенні задньої фокальної площини фотооб'єктива набувають значень і , відповідні різкому зображенню світи в сагітальному і меридіональному напрямах, відповідно, для різних кутів поля зору ендоскопа.

За результатами вимірювань обчислюють меридіональну і сагітальну кривизну зображення після окуляра ендоскопа за формулою:

.

Астигматичні відрізки відносно Гаусової площини зображення ендоскопа, визначені для основної довжини хвилі і відповідні величині розходження пучка після ендоскопа для осьової точки предмету , обчислюються як:

.

Астигматизм складе величину:

.

Кривизна зображення визначиться з виразу:

.