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第一章 基本光学测量技术 第二节 光学测试装置的基本部件及其组合 第二节光学测试装置的基本部件及其组合 典型的光学测试装置为光具座，光具座的类型一般以其上的 平行光管焦距的长短来区分，焦距为1200mm的GXY-80A型光 具座的外形如图1-7所示，它主要由平行光管、带回转工作 台的自准直望远镜、透镜夹持器和带目镜测微器的测量显微 镜组成，以上几个部件可以排列在一根底座导轨上，可根据 不同测量工作需要灵活地加入或取下一些部件，所有的部件 皆可以沿导轨滑动并固紧，还可变换它们的位置以组成各种 测量装置。 §1-2光学测试装置的基本部件及其组合 光具座具有很强的通用性和灵活性，例如光学系统的焦距 测量、分辨率测量、星点检验等均可在它上面变换部件组成 不同用途的测量系统来完成。 在光具座上检验各种光学参数和光学性能所依据的基本理 论是-----几何光学的成像理论、几何像差理论，以及物理 光学的夫琅和费衍射理论。 所以光具座所采用的测试技术，可以认为是几何光学和物 理光学的应用技术。 §1-2光学测试装置的基本部件及其组合 一、平行光管（准直仪） 作用 提供无限远的目标或给出一束平行光。 组成 望远物镜(或照相物镜）和安置在物镜焦面 上的分划板。 物镜和分板由镜筒连接在一起，焦距1000mm以上的平行光 管一般都带有伸缩筒，分划板装在伸缩筒一端，另一端滑配 合装入大镜筒内，伸缩筒的滑动量即四分划板离开焦面的距 离，该距离可由伸缩筒上 的刻度给出，移动伸缩筒即能给 出不同远近距离的分划像（目标）。 §1-2光学测试装置的基本部件及其组合 焦距3000mm以上的平行光管往往将物镜与分划板分开装在 两个水泥台上。 分划板通常有汽车灯泡或1-2W小电珠经毛玻璃均匀照明。 若平行光管用于给出平行光束或无限远的星点，则用小孔 光阑或星点板替换分划板，用钨带灯或小面积大电流的钨丝 灯经聚光灯将丝成像在小孔处照明，也可将光谱灯的单色光 或激光聚焦于小孔上以提供单色平行光。 §1-2光学测试装置的基本部件及其组合 平行光管的分划板的形式有许多种，主要区别在于玻璃板上 刻度形式的不同，主要代表有： 十字线分划板、十字刻度分划板、分辨率板、 星点板----用在玻璃上镀膜或激光加工的方法制得，透光 孔直径小于0.05mm，最小的为6μm。小孔光阑一般用圆金属 薄板或锡箔，在中心钻孔而成。 玻罗板----上面刻有四对间距不同、线条宽度也不相同的 刻线，专门供测量透镜焦距用。 §1-2光学测试装置的基本部件及其组合 平行光管的调校： 调校平行光管的主要目的是是分划板刻线平面与物镜焦平面 精确重合；同时还要求刻线中心位于光轴上，但这一要求可 通过机械结构来保证，因为它的位置精度不需要很高。 使分划板刻线面位于物镜焦面上的调校方式很多，下面介 绍两种：自准直法和五棱镜法。 §1-2光学测试装置的基本部件及其组合 一、平行光管 （一）自准直法调校平行光管 自准直法调校平行光管的方法适合于中小口径的平行光管。 原理如图所示： §2 一、平行光管 （一）自准直法调校平行光管 首先要在平行光管的分划板后配置一个带分束镜和照明光源 的目镜，这样平行光管就构成了一台自准直望远镜，用一个 平面度很好的有效孔径大于平行光管通光口径的平面镜对向 自准直望远镜，光源发出的光经分束镜照明分划板，分划板 发出的光线，经物镜射出，由平面反射镜反射回来，再经过 物镜生成分划板的像。 §2 一、平行光管 （一）自准直法调校平行光管 人眼位于自准直望远镜出瞳处观察，调整平面反射镜使人眼 在观察到分划板上刻线的同时观察到该刻线的自准像，借助 清晰度法和消视差方法沿光轴方向前后小量移动分划板，当 人眼判断分划板刻线像与刻线本身同样清晰无视差时，表明 分划板一准确位于平行光管物镜的焦面上。 §2 一、平行光管（一）自准直法调校平行光管 调焦误差：包括调焦误差和平面镜的面形误差 1、调焦误差：如果分划板位于物镜焦内，则分划板的像必在 焦外，且二者的距焦面的距离（一般很小）近似相等。反之 ，物在焦外，像必在焦内。由于分划板和它的像的距离等于 分划板本身到焦面距离的两倍，故当分划板和它的像同样清 晰并无视差时，由式（1-10）和式（1-13）算出的调焦扩展 不确定度的一半，才是本方法的调焦扩展不确定度。所以 自准直法准确度提高一倍，所以用消视差法和清晰度法的 调焦扩展不确定度分别为： §2 一、平行光管（一）自准直法调校平行光管 2、平面镜面型误差 设在平面镜口径为D的范围内的面形误差为 个光圈，对应矢 高为 （ 光波波长），曲率半径则为 由此可得： 式中R的单位取“m”,D的单位取“