§5-3象差测量.DOC

§5-3象差测量 概述 光学系统成象质量的好坏，是最后评定此光学系统优劣的主要标准。 影响象质的因素有： 设计水平：校正象差的完善程度 加工水平：加工误差、装配误差、材料误差 杂光 几何象差与光学设计密切联系 误差测量与物光联系密切 §5-3-1 二次截面法（哈特曼法）测几何象差 1900—1904年由德国哈特曼提出，利用几何光学概念，找出这些光线经光学系统后的空间位置。 原理 用区域光阑将不同孔径的光分开 轴向象差 球差 区域光阑（哈特曼光阑） 小孔直径 ②位置色差 垂轴象差 象散 轴外球差曲线 场曲 慧差 子午慧差 C1G1=PA=RG2=a1 PB=PA+AB=a1+AB AB=-Kt= 弧矢慧差一般不测量（只在大视场时测量） 哈特曼法无法测畸变，因光轴无法确定，因而也不能测倍率色差。 测量装置及注意事项 装置：阿斯卡 光具座 调整及注意事项 平行光管小孔校正在物镜焦平面上，转臂在轴向位置 根据物镜相对孔径选择区域光阑小孔直径，一般Φ=（1/100~1/400）f小一些好，但太小衍射严重，光斑反而大。 使被测物镜光轴和平行光管光轴重合（光束法线转动物镜法） 确定E1位置，一般 确定曝光时间 测轴外象差时，使斜光束对称中心线和米字孔光阑中心孔重合，为此要纵向移动物镜，保证每一视场哈特曼光阑中心孔通过的光束通过被测物镜入瞳，同时相应移动E1和E2（两者精确相等）。 测量误差分析 且 在同一视场下对不同的bn1和bn2来说的误差是相同的，故可不考虑，所以 表明 边缘精度高，近轴精度低 优缺点 优点 测量原理简单测多种几何象差 精度较高（比如球差可达） 可直接测象差曲线和设计曲线比较 测量装置通用性好 缺点 近轴压不是直接测量 测量工作量大 不能测畸变，倍率色差 §5-3-2 阴影法侧几何象差 原理 焦后：阴影与刀口移动方向相反 焦后：阴影移动方向与刀口相同 焦点：同时变暗 刀口仪技术数据 六个小孔：比较小的三个，用大孔调整，小孔测量 测几何象差 球差 位置色差 象散 最大光锥1/2 移动量15mm，格值0.01。 刀口仪的应用 大口径反射镜（凹）表面质量 慧差 三、优缺点 优点： 设备简单，多种检测 适宜和于大口径零件、系统 灵敏度高1/20λ 非接触测量 适于工序检验 缺点 大多数已能定性，不定量 凸表面无法测量 要有经验 §5-3-3 干涉法测波差及几何象差 概述 用波差评介光学系统的成象质量，不但简单明了，而且是转面不变量，与光学系统的焦距，相对孔径，位率等无关，各种光学系统，均可用同一指标评价。 观察仪器要求波象差小于1/4λ，高精度仪器要求波差小入1/10λ。 测量装置 泰曼干涉仪（棱镜透镜干涉仪） 条纹随参考波面（比较波面）不同条纹也不同。 条纹最小时，测量也有困难，因受条件不稳定，受环境影响大。 由离焦干涉， 求波面形状 由波差和几何象差的关系 （v不大时） 当研究主面处波面时 可见W2在一定后与h2成正比即 若拍摄时口径D不等于 直径D0，则由拍摄的干涉园半径r求实际高度 D——入瞳直径 D0（d）——照片上干涉场直径 r(h)——照片上干涉图半径 由干涉图计算球差的方法  0 -2 -1.5 -0.5 0 -0.5 -1.5 -2 0 0 -2 -1.5 -0.5 0 -0.5 -1.5 -2 0 -2 0.5 1 0.5 -0.5 -1 -0.5 2 -1 -0.75 -0.5 -0.25 0 0.25 0.5 0.75 -3 -0.25 0.5 0.25 -0.5 -0.75 0 2.75 -3/6=-0.5 2/4=0.5 0 -1.5 -2 -1.5 -0.5 0 -0.5 -1.5 -2 -1.5 0 0 -1.5 -2 -1.5 -0.5 0 -0.5 -1.5 -2 -1.5 -1.5 -0.5 0.5 1 0.5 -0.5 -1 -0.5 0.5 1.5 -0.5 -0.25 0 0.25 0.5 0.75 0 1.25 1.5 1.75 -2 -0.75 0.5 1.25 1 0.25 0 0.75 2 3.25 0/5=0 6.25/5=1.25  §4-3 剪切干涉法测波象差 概述 干涉条件：频率相同、位相差恒定，振动方向相同 产生干涉的方法 波前分割法光源尺寸受限制，干涉条