星点检验法的装置与条件
星点检验法可在光具座上进行,也可由平行光管、显微镜等部件组合起来的装置进行检验。
物镜星点检验
(1)星孔直径
图 1-1 为检验光路图,适用于无限远物距成像光学系统(如望远物镜,摄影物镜等)。星孔要有足够亮度的光源(如汽车灯泡、超高压汞灯等)照明。星点孔是角
图(1-1)物镜星点检验光路原理图
直径很小的光源,接近于理想的点光源,因此星孔的尺寸是要加以限制的。根据衍射环宽度所作理论估算和实验表明,星孔的最大角直径 αmax 应等于或小于被检系统艾里斑第一暗环的角半径θ₁ 的二分之一,如图 1-2 所示,即
图(1-2)
图(1-3)星孔最大角直径 αmax 与艾里斑角径θ₁ 关系
式中,D 为被检物镜的入瞳直径;λ 为照明光源的波长。
星孔板放在焦距为 ƒ′₀ 的平行光管物镜的焦面处时,星孔的最大允许直径为
图(1-4)
(2)平行光管物镜
平行光管物镜应是复消色差物镜,轴上波差应小于 λ/8 ,通光孔径应大于被测物镜人瞳直径的 20% 以上,焦距应大于被测系统焦距的2倍以上。如被测系统焦距很大,无法配置合适的准直物镜,则可将星点孔放在距离被测物镜的焦距值为 30 倍的远处。
(3)光轴轴线一致性
要注意被检系统的光轴与平行光管光轴间的相对角度,尤其是检验轴上星点像时,应保证两者轴线准确一致。为判断是否一致,可使被测系统在夹持器内绕光轴旋转,如果星点像的疵病方位也随之旋转,则表明疵病确实是被检系统本身固有的,否则要进行调整。
(4)观察显微镜的数值孔径和放大率用显微镜观察时,除了应注意显微镜的像质外,还应合理选择显微物镜的数值孔径和放大率。为使被检物镜的出射光束能全部进人观察显微镜,应保证显微镜的物方最大孔径角Umax 大于或等于被检物镜的像方孔径角U′max 。为此可按被检物镜的相对孔径按表 2-1 选用显微物镜的数值孔径。
被检物镜的D/ƒ | <1/5 | 1/5~1/2.5 | 1/2.5~1/1.4 | 1/1.4~1/0.8 |
显微物镜的NA | 0.1 | 0.25 | 0.40 | 0.65 |
显微镜的放大率选择,以人眼观察时能分清星点像的第一、二衍射环为准,在选定人眼能分拚角间距为2′时、显微镜总放大率应满足下式,即
图(1-5)
当显微镜的数值孔径选定后,其垂轴放大率 β 也就确定了 Γ=βΓₑ。因此只要选择目镜的放大率 Γₑ,便可满足公式(图 1-5)的要求。
显微物镜星点检验
显微物镜属于有限远物距成像系统,星点和观察显微镜(或高倍目镜)要求同上节所述。人造星点是由显微铺盖玻片上真空镀铝或镀银而制成。盖玻片在蒸镀前不要很细心地清洁,经过蒸镀后就会形成一些针孔,其中就会有几个针孔适于作人工星点的。检验装置用亮灯及一个高效显微镜台下的聚光器,就能对显微物镜进行星点检验。星点检验常用于易微物镜装配工序中空气间隔的快速最后调整。
望远系统星点检验
对望远系统、玻璃平板、棱镜等作星点检验时,需用前置镜(望远系统)代替显微镜进行放大观察,如图(1-6)、(1-7) 所示,对前置镜除有像质要求外,还要求其人瞳直径大于或等于被检望远镜的出瞳直径,放大率应满足人眼能分辨星点像细节的要求,选择前置镜视放大率为
图(1-7)望远系统星点检验光路图
图(1-6)
式中,D′ 为被测望远系统的出瞳直径(mm) : δ为人眼能分辨的角间距(′ )。
光学系统星点像判读
根据实际星点像对理想星点像光强分布的偏离情况,可定性判断光学系统的像质,以确定光学系统存在的主要像差性质和疵病种类,以及造成这些缺陷的原因。星点检验法可检验光学系统球差、彗差和像散,以及材料和装配工艺的疵病。
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