Оптический производстенный контроль - Малакара Д.
Скачать (прямая ссылка):
Kai» уже говорилось, контроль по звезде с успехом используется для быстрой окончательной юстировки воздушных промежутков, чтобы уравновесить коррекцию сферической аберрации в объек<п-Ю* 291
11.2.4. Микрообъективы вах с большой числовой апертурой. Сферическая аберрация таких объективов одинаково чувствительна к изменению толщины покровного стекла (за исключением масляно-иммерсионных объектнзов) и увеличения; последнее определяется длиной выдвижного тубуса микроскопа, если он имеется. Поэтому для ответственных измерений необходимо определить толщину покровного стекла, при которой данный объектив имеет наименьшую сферическую аберрацию (обычно в виде комбинации высших порядков), или увеличение, с которым объектив при данной толщине покровного стекла работает лучше всего.
Контроль по звезде также удобен для аттестации объективов с приблизительно плоским полем изображения и для проверки степени хроматической коррекции апохроматов. Наконец, известно, что некоторые образцы флюорита сильно рассеивают свет, и контроль по звезде позволяет отделить, имеет ли флюорит в данном апохроматическом или полуапохроматическом объективе это нежелательное свойство: рассеянный свет проявляется в виде неясных колец, легко отличимых от дифракционных колец вокруг изображения звезды.
11.2.5. Может ли метод контроля по звезде быть количественным?
Неколичественкость контроля по звезде является серьезным недостатком для случая малых аберраций, и необходим большой опыт для получения удовлетворительных результатов. Однако можно ускорить процесс обучения контролеров, используя эталонные оптические системы с известными аберрациями. Поступают следующим образом: в стандартные, хорошо скорректированные дублеты вносят небольшие известные аберрации, величину которых контролируют на интерферометре Тваймана — Грина. Получают, например. 1/2 кольца астигматизма, а затем проводят контроль этой системы по звезде- Такая процедура позволяет контролеру приобрести навык в определении величины аберраций.
Ахроматический дублет с фокусным расстоянием 300 мм и апертурой //12 приобретает сферическую аберрацию первого порядка, соизмеримую с несколькими длинами волн, при работе в обратном ходе лучей; этого вполне достаточно для целей контроля. Можно получать меньшее количество аберраций простым изменением воздушных промежутков между двумя деталями, однако таким путем нельзя получать зональные аберрации высшего порядка. Для их введения переполировывают линзы объектива или используют подходящий микрообъектив. Астигматизм получают простым поворотом дублета, свободного от комы, на 1—2° от оси. Необходимое значение комы можно получить, сместив один компонент относительно другого на величину, равную 1—2% диаметра. Если это сделано тщательно, без общего разворота объектива, возникает небольшая кома для точки на оси. Затем наборы таких «бракованных» объективов проверяют на интерферометре и используют з качестве тренажеров для контроля по звезде.
292' 11 3. КОНТРОЛЬ ПО ЗВЕЗДЕ ПРИ БОЛЬШИХ АБЕРРАЦИЯХ
Для контроля фотографических и проекционных объективов II объективов телекамер, не имеющих коррекции аберраций до уровня дифракционного ограничения, могут использоваться очень простые и полезные качественные методы контроля. Систему устанавливают в рейтер на оптической скамье с коллиматором так, чтобы можно было измерить внеосевые аберрации (рис. 11.19). Имеется много подробных описаний таких скамей [7]. Принципы контроля
2
Рис. 11.19. Оптическая скамья с узловой кареткой, используемая для контроля фотообъективов и аналогичных систем. Т-о.бразная штанга определяет оптическую ось и фокальную плоскость контролируемого объектива, при повороте от оси сдвигая микроскоп так, что он оказывается всегда сфокусированным на фокальную плоскость. В некоторых моделях микроскоп неподвижен, а смещается объектив; возможен также вариант скамьи без штанги, когда микроскоп отодвигают на рассчитанную величину: і — коллиматор; 2 — контролируемая линза; 3 — микроскоп; 4 — Т-образная штанга
по звезде больших и малых аббераций полностью различаются; для последних мы исследуем дифракционные структуры функций рассеяния точки и пытаемся оцепить типы и количество аберраций на основе опыта, а для больших аберраций используем законы геометрической оптики и определяем лучевые аберрации. Хорошие фотографии функций рассеяния точки при больших аберрациях были сделаны Вандерслебом [17].
11.3.1. Сферическая аберрация
Установим контролируемый объектив на скамье и используем фильтр подходящей длины волны. Последовательно помещая в апертурную плоскость системы ряд кольцевых диафрагм, определяем положение фокуса для пучка лучей при каждой из них (рис. 11.20) и получаем кривую продольной сферической аберрации, которая может быть преобразована общепринятыми способами в любую другую форму описания аберрации; в частности, если известна продольная сферическая аберрация, молшо вычислить поперечную.
Данный способ, как и другие, описанные в п. 11.3, имеет то преимущество, что точечное отверстие светящегося объекта не является вполне дифракционно ограниченным, это не только увеличивает
