光电检测技术第九章 基本光学量测试技术.ppt

§9-4 分辨率测试技术 2.分辨率测试方法 2.3 照相物镜目视分辨率测量 测量轴外点的目视分辨率时，通常将被测物镜的后节点调整在物镜夹持器的转轴上，旋转物镜夹持器即可获得不同视场的斜光束入射，如上图中虚线所示。 为了保证轴上与轴外都在同一像面上进行测量，当物镜转过视场角ω时，观察显微镜必须相应地向后移动一段距离△x。 在光具座上测量照相物镜分辨率的光路图 ω F′ f′ F′ Δx 光源 毛玻璃 分辨率板 准直物镜 被测物镜 显微镜 §9-4 分辨率测试技术 2.分辨率测试方法 2.3 照相物镜目视分辨率测量 由于分辨率板通过被测物镜后的成像面与其高斯像之间有一倾角ω，而且像的大小随视场角的增大而增大（不同视场的放大率不同），所以分辨率板上同一单元对轴上点和轴外点有不同的N值： 2P′=αf′ 子午面内物面上的线宽Pt与像面上对应的线宽Pt′的关系 2Pt A0 B0 -fc f′/ cosω 2Pt′ ω α α f′ §9-5 刀口阴影法检验 §9-5 刀口阴影法检验 刀口阴影法是1858年由傅科（Foucoult）提出的，所以又称为傅科刀口法。当时是用于天文望远镜的大口径反射镜的检验，至今已有一百多年历史。 用于测量光学零件表面的面形偏差和光学系统的波像差。通过波像差和几何像差的转换关系，也可测量光学系统的几何像差。 优点： 设备简单； 非接触检验方法； 有极高的直观灵敏度。实践表明，在一般观察条件下，观察者不难发现λ/20的波面局部误差和带区误差，但这是指垂直刀刃方向的灵敏度，平行刀刃方向的灵敏度为零。 §9-5 刀口阴影法检验1. 刀口阴影法基本原理 1.1 理想球面波的阴影图及其变化规律 对于理想球面，所有光线都会聚于球心O。如果观察者的眼睛位于球心O点附近，使所有会聚光线进入眼睛，可以看到一个均匀明亮的视场，其范围由被测件边缘所限制。 当刀口自右向左移动切割光束时： 当刀口正好位于光束会聚点O处（位置N2），本来是均匀照亮的视场变暗了一些，但是亮度仍然是均匀的（阴影图M2）； 当刀口位于光束交点的前面（图中N1处），暗区从右向左扩展（阴影图M1）； 当刀口位于光束交点O之后(图中N3处)，暗区从左向右扩展（阴影图M3）。 刀口阴影法原理 N1 N2 N3 M3 M2 M1 M4 A C B O 图 示 §9-5 刀口阴影法检验1. 刀口阴影法基本原理 1.1 理想球面波的阴影图及其变化规律 刀口与光束会聚点的相对位置以及刀口横向移动时阴影图的变化可以概括为三个判断准则 阴影与刀口同方向移动，则刀口位于光束会聚点之前。如果这是局部区域的阴影图，则相对于刀口为中心的球面波而言，该区域是凸起的。 阴影与刀口反方向移动，则刀口位于光束会聚点之后。如果这是局部区域的阴影图，则相对于刀口为中心的球面波而言，该区域是凹陷的。 阴影图某部位（全现场或局部）呈现均匀的半暗状态，则刀口正好位在该区域光束的交点处。 §9-5 刀口阴影法检验1. 刀口阴影法基本原理 1.2 刀口仪的光路和结构 用阴影法观察波面误差，光路的安排有自准直和非自准直两种。自准直和非自准直光路所看到的阴影图基本相同，但进行定量检验时必须考虑到自准直光路光光线两次通过被测系统，因此波面误差加倍。 图示为自准直刀口仪镜管的光路图。 自准直刀口仪光路图 60° 30° 小孔光阑 转盘 聚光镜 灯泡 调节螺钉 被测件 刀片 刀刃 滤光片 §9-5 刀口阴影法检验1. 刀口阴影法基本原理 1.2 刀口仪的光路和结构 仪器的调整步骤： (1)出射光束的调整。要求出射光束在相对孔径为1/2的被检系统整个入瞳面上造成均匀的照度； (2)光阑的选择。被检系统的实际波面具有轴对称性时，选用狭缝较有利，否则选用小孔较为有利。根据被检系统相对孔径大小和反射回来的光束的强弱来选用小孔的直径和狭缝的宽度。相对孔径小而反射光弱的，应选直径大的小孔或宽的狭缝； §9-5 刀口阴影法检验1. 刀口阴影法基本原理 1.2 刀口仪的光路和结构 仪器的调整步骤： (3)调节刀口的两个移动方向。使一个方向与被检系统的光轴方向一致，另一方向与光轴垂直； (4)保持一定的环境条件。仪器应放在牢固稳定的工作台上，光路中应保持空气高度均匀，房间要黑暗或半暗。 §9-5 刀口阴影法检验2. 刀口阴影法检验例 刀口阴影法检测非球面面形误差 用阴影法检测非球面面形误差时，可以有无像差点法和补偿法两种。 如在无像差点刀口阴影法中，利用二次曲面中存在的一对无像差共轭点这一特性可设计出各种刀口阴影法的检测方案。 §