Оптический производстенный контроль - Малакара Д.
Скачать (прямая ссылка):
Полезные советы по изготовлению и использованию рассмотренного устройства приведены в работах [20, 24J. Ограничив коэффициент р линзы компенсатора значением 1,52, можно заменить вычисления по формуле (14.1) использованием графиков из оригинальной статьи Долла [5].
Введением плосковыпуклой линзы в уже упоминавшееся устройство Росса (см. рис. 14.4) можно создать модифицированный вариант компенсатора Долла, свободного от комы. В уравнении (14.1) при этом коэффициент 1/4 заменяется на 1/2, так как лучи проходят через линзу дважды. Для контроля по такой схеме рассмотренного ранее 0,6-метрового параболического зеркала с f/5 компенсатор должен иметь Fjf= 11,776, f = 25,475 см, / =— 12,737 см и /' = — 25,475 см; диаметр его плосковыпуклой линзы составляет всего лишь 1/24 часть диаметра контролируемой детали. Точностные возможности этого варианта полностью соответствуют приведенным в рассмотренном выше примере, однако, как уже говорилось, он свободен от комы и на него не влияют смещения источника света от оси системы.
Интересный вариант компенсатора Долла предложил Пуряев [18], заменивший в схеме Росса (см. рис. 14.4) плосковыпуклую линзу афокальным мениском с асферической вогнутой поверхностью, для которого справедливо соотношение г і—r2 = d(n—1)/р, где г, и г2 — радиусы соответственно вогнутой и выпуклой поверх-
349' костей, d — толщина мениска и р,— показатель преломления стекла.
Для компенсации аберрации параболоида радиусом R величина третьего порядка конической постоянной вогнутой поверхности K—R/[(n—1) (гг/п)4/], где I — расстояние от источника света до мениска. Условие знаков здесь таково, что К всегда отрицательна.
Таким 20-сантиметровым менисковым компенсатором можно проконтролировать любую параболическую или квазипараболическую поверхность с фокусом до 24 м и апертурой не выше 1 :4. Максимальная остаточная волновая аберрация обратноотраженной волны для любого параболоида в этом диапазоне равна приблизительно Я/2 при X = 632,8 нм и может быть учтена при определении формы контролируемого зеркала.
14.3. КОМПЕНСАТОР ОФФНЕРА
Выше говорилось о том, что введением в схему устройства асферического элемента можно обеспечить устранение сферической аберрации параболического или другого произвольного асферического зеркала с любой необходимой степенью точности, однако применение этого метода возможно лишь, если форму асферического элемента можно изготовить и определить с точностью выше требуемой точности контроля. Погрешность формы главных зеркал космических бортовых дифракционно ограниченных систем не должна превышать >./Ю0 в видимом диапазоне, и поэтому желательно, чтобы элементы компенсаторов для их аттестации были* ограничены плоскими или сферическими сторонами, которые можно изготовить с необходимой точностью.
При разработке своего корректора Росс обнаружил, что чем1 дальше от центра кривизны зеркала он помещал линзу, тем меньше была остаточная аберрация при наличии точной компенсации в центре и на краю. Это происходит потому, что, хотя продольная; сферическая аберрация 5 нормалей к параболоиду и подчиняется простому закону S = y2/(2R), где у — расстояние нормали от оси параболоида и R — его радиус, потребовались бы дополнительные члены для описания ее распределения в координатной системе е началом на компенсаторе. Если бы компенсатор был помещен в непосредственной близости параболоиду, компенсируемая сферическая аберрация подчинялась бы такому же простому закону, но,, к сожалению, этот корректор пришлось бы делать таким же большим, как и контролируемая поверхность.
14.3.1. Преломляющий компенсатор Оффнера
Оффнер [15] справедливо указывал, что небольшая линза, образующая действительное изображение точечного источника в центре кривизны параболоида, в сочетании с полевой линзой, изображающей ее на параболоиде, с оптической точки зрения эквивалентна большой линзе вблизи контролируемой поверхности. Эта идея
350' Рис. 14.6. Преломляющий компенсатор с полевой линзой
впервые была предложена Шупманном для контроля вторичного -спектра [16, 21].
При наличии в устройстве Оффнера полевой линзы, изображающей компенсирующую линзу с на параболоиде (рис. 14.6), сферическая абберация последней должна изменяться по апертуре по тому же закону, которому подчиняются нормали к параболоиду, однако это ограничение не является абсолютно необходимым. Нужно лишь, чтобы линза с обладала сферической аберрацией третьего порядка, достаточной для компенсации погрешностей нормален к параболоиду. Тогда оптическую силу нолевой линзы и соответственно положение изображения линзы с изменяют, добиваясь сведения аберраций высшего порядка к минимуму.
Для компенсации аберрации третьего порядка нормалей к асферическому зеркалу с конической постоянной К и радиусом вершинной кривизны R нлосковыпуклая лннза с фокусным расстоянием і и показателем преломления р. должна удовлетворять выражению
где т — отношение /'// (см. рнс. 14.6) и по принятому правилу знаков отрицательно. Для того чтобы аберрации нормалей к зеркалу были скомпенсированы сферической аберрацией плосковыпуклой линзы, К тоже должна быть отрицательной.
