Оптический производстенный контроль - Малакара Д.
Скачать (прямая ссылка):
284' методы, описанные Тейлором [15], исключительно чувствительны, однако оцепить предел чувствительности очень трудно, поскольку он зависит от вида аберрации, например, от того, быстро или медленно изменяется форма волнового фронта в претелах апертуры. Псслсдуя сферическую аберрацию, Велфорд [39] обнаружил, что можно заметить величину л/20 медленно и /.,/'60 быстро изменяющейся аберрации.
11.2. практические аспекты контроля малых аберраций
Обсудим более подробно эффекты, которые следует ожидать при визуальном контроле по звезде систем,с небольшими аберрациями, считая, что используется приблизительно монохроматический свет.
11.2.1. Ожидаемые эффекты
Асимметрия фокальной картины означает наличие комоподоб-ной аберрации. Это может быть кома, возникающая из-за сшибок сборки — плохого центрирования деталей и т. п. (при этом часто наблюдаются асимметричные цветовые эффекты), либо кома из-за децентрировки или-неравномерного распределения показателя преломления линзы. Иногда источником комоподобного эффекта является асимметричное изменение фаз при огралсении света от зеркальной поверхности (например, за счет неравномерного многослойного диэлектрического покрытия). Если при этом зеркало используется для значительного отклонения луча с получением большого угла сходимости, то асимметричное изменение фаз может привести к комоподобным эффектам из-за изменяющихся углов падения в сечении пучка.
Асимметрию всегда четче видно в расфокусированном изображении; при коме, в частности, наблюдается очень заметный эффект внефокалыюй асимметрии. Данным явлением пользуются для обнаружения положения оси или центра поля системы, в частности в применении к телескопическим астрономическим объективам.
При небольшом астигматизме в фокусе возникает эффект в виде «мальтийского креста», и вновь мы получаем значительный выигрыш в точности наблюдении при расфокусировке. Эффект изменения направления астигматических фокальных линий, имеющий место при перемещении через фокальную область, легко обнаруживается даже /гля погрешностей, значительно меньших предела Штреля. Естественно, что в осевой функции рассеяния точки качественно рассчитанной системы не должно быть ни астигматизма, ни комы; самым важным параметром, который в этом случае можно опенпть, является степень коррекции сферической аберрации. При этом почти ничего нельзя получить из изучения только фокального изображения (кроме случая больших аберраций, см. п. 1 1.3.1), а потому и здесь о«екь важно использовать расфоглсирог-иу. И,лі описании данных эффектов будем использовать общепринятые тгр-
283' каяец
Рис. И.її. Зональная сферическая аберрация — теоретическая интерпретация, показывающая
эффекты, возникающие при этом:
/ — каустика; 2 — параксиальный фокус
Рис. 11.12. Влияние зональной погрешности волнового фронта на сходимость лучей:
1 — вогнутый участок на волновом фронте; 2 — главный фокус; 3 — плоскость локализации
резких, ярких колец
286' мины «недоисиравление» и «переисправление'» аберрации «Недо-исправление» означает, что для сферической аберрации первого порядка лучи, исходящие из края зрачка, фокусируются ближе к оптической системе, чем параксиальные лучи (если образуется действительное изображение); при избыточной коррекции происходит обратное. Аналогично некоторая зона апертуры имеет «недоисправ-ление», если волновой фронт в ней опережает эталонную сферу (идеальный, или безаберрационный, волновой фронт), и наоборот.
При анализе сферической аберрации первого или любого высшего порядка можно обнаружить, что «недоисправление» дает резкие, четко ограниченные кольца на стороне фокуса, расположенной ближе к оптической системе (внутренний фокус) и внешнее кольцо самое яркое; во внешнем фокусе при этом все кольца и особенно внешнее кольцо размыты, менее контрастны. Для «переисправленной» системы характерны те же внешние проявления картины во внешнем и внутреннем фокусах, но они меняются местами. На рис. 11.11 с помощью лучевой диаграммы изображена нескорректированная система; можно видеть, что самое яркое внешнее кольцо находится на стороне, где образуется лучевая каустика. Это удобный способ запоминания, как соотносить данные эффекты, поскольку естественно было бы ожидать большую концентрацию светового потока вблизи каустики. Другими словами, большая световая интенсивность наблюдается в зоне большей концентрации лучей. Обычно это справедливо при достаточном удалении от главного фокуса. Сказанное обеспечивает простой способ интерпретации эффектов зональной аберрации. Предположим, что мы проникаем на значительное расстояние внутрь фокуса и видим, что приблизительно на 2/3 диаметра расширенной картины кольца ярче и отчетливее; это означает, что в данной точке собираются лучи из соответствующей части апертуры, либо соответствующая зона волнового фронта более вогнута, чем следовало бы. Вне фокуса имеет место противоположный эффект с. наблюдением более слабых її расплывчатых колец. На рис. 11.12 показано влияние зональной погрешности волнового фронта на фокусирование пучков.
