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像差检测光学测量.. 像差检测光学测量.. PAGE/NUMPAGES 像差检测光学测量.. 5-3象差测量归纳 光学系统成象质量的利害，是最后评定此光学系统利害的主要标准。 影响象质的因素有： ①设计水平：校正象差的完满程度 ②加工水平：加工误差、装置误差、资料误差 ③杂光 几何象差与光学设计亲近联系 误差测量与物光联系亲近 §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，利用几何光学看法，找出这些光辉经光学系统后的空间地址。 一、原理 用地域光阑将不相同孔径的光分开 1、轴向象差 ①球差 地域光阑（哈特曼光阑） 小孔直径 (1~ 1)f 100 400 bn1 sn Sn bn1 d bn2 dsn bn1bn2 ②地址色差 2、垂轴象差 ①象散 轴外球差曲线 Ssn bsn1 btsn1 d bsn1 bsn2 dStn btn2 btn1 ②场曲 73 ③慧差 子午慧差 C1G1=PA=RG2=a1 PB=PA+AB=a1+AB PB St a1 ABSt a1 ABst C2Rd C2R d a1 a2 d AB=-Kt=a1 a2 a1d ABd (a1 a2)St st a1 AB a1 a2St a1 d d Kta1 a1 a2St d 弧矢慧差一般不测量（只在大视场时测量） Ks 1Kt 3 哈特曼法无法测畸变，因光轴无法确定，所以也不能够测倍率色差。 二、测量装置及注意事项 1、装置：阿斯卡光具座 2、调整及注意事项 ①平行光管小孔校正在物镜焦平面上，转臂在轴向地址 ②依照物镜相对孔径选择地域光阑小孔直径，一般Φ=（1/100~1/400）f小一些好，但太小衍射严重，光斑反而大。 ③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） ④确定E1地址，一般n 1f,dSn 1f 7 5 ⑤确定曝光时间 ⑥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， 为此要纵向搬动物镜，保证每一视 场哈特曼光阑中心孔经过的光束经过被测物镜入瞳，同时相应搬动 E1和E2（两者精确相等）。 三、测量误差解析 74 bn1 2 bn2 2 1 2 )22 sn d d bn1( bn2 bn1bn2 d2 hn1(bn1bn2) bn1 bn2 bn1bn2b且 f bn1bn22hn d在同一视场下对不相同的bn1和bn2来说的误差是相同的，故可不考虑，所以 sn  f b( bn1 )2 ( bn2 )2 zhn bn1bn2 bn1 bn2 bn1 bn2 1 bn1bn2 bn1bn2 2 sn  0.71  f  b sn  1 n 2hn 表示h  sn 边缘精度高，近轴精度低 四、优缺点 优点 ①测量原理简单测多种几何象差 ②精度较高（比方球差可达 0.00007f） ③可直接测象差曲线和设计曲线比较 ④测量装置通用性好 缺点 ①近轴压不是直接测量 ②测量工作量大 ③不能够测畸变，倍率色差 5-3-2阴影法侧几何象差一、原理 ①焦后：阴影与刀口搬动方向相反 ②焦后：阴影搬动方向与刀口相同 ③焦点：同时变暗 75 二、刀口仪技术数据 六个小孔：比较小的三个0.03,0.06,0.08，用大孔调整，小孔测量 三、测几何象差 1、球差 2、地址色差 3、象散 最大光锥1/2 搬动量15mm，格值0.01。 四、刀口仪的应用 1、大口径反射镜（凹）表面质量 4、慧差 76 三、优缺点 优点： ①设备简单，多种检测 ②合适和于大口径零件、系统 ③矫捷度高1/20λ ④非接触测量 ⑤适于工序检验 缺点 ①大多数已能定性，不定量 ②凸表面无法测量 ③要有经验 77 §5-3-3干涉法测波差及几何象差 一、归纳 用波差评介光学系统的成象质量，不仅简单了然，而且是转面不变量，与光学系统的焦距，相对孔径，位率等没关，各种光学系统，均可用同一指标议论。 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。 二、测量装置 泰曼干涉仪（棱镜透镜干涉仪） 条纹随参照波面（比较波面）不相同条纹也不相同。 78 条纹最小时，测量也有困难，因受条件不牢固，受环境影响大。 三、由离焦干涉，求波面形状 由波差和几何象差的关系 w n ssin2v v w2 1 ssin2v 1 2 2 h sinv R 当研究主面处波面时  w 1ns(sin2v) （v不大时） 2 v 2v 1 ssin2v ssin 0 2 h sinv f w2 1 sh2 2 f2 可见W2在 sf必然后与h2成正比即w2 1 s/f2 h2 kh2 2 ktg  1s 2f2 若拍摄时口径D不等于w直径D0，则由拍摄的干涉园半径r求实质高度 hDrD——入瞳直径 D0 D0（d）——照片上干涉