第四章2节 自准直法测量平面光学零件光学平行度
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2n1
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三、反射棱镜光学平行度的测量
反射棱镜的光学平行差与其各个面、棱的实际误差有一定的
关系。对反射棱镜D1-90°来说，应用几何光学的理论可以
推知：它的第一光学平行差等于两个基本角度为45°的二面
角的实际值之间的差1 ；450 它的第二光学平行差等于 直角棱A与其相对的斜面BC的夹角（即棱差 A）的 2倍，
被测平板 自准直望远物镜 分划板 目镜
二、测量光学平行度的一般原理
如图所示表示自准直望远镜视场中看到的两个自准直像（小十 字线）的相对位置。设分划板上的格值为15，则两个像的间 距的读数值为 22 2.2，52当 3折 射率n为1.5时，平板平 行度误差 3/1.5 2
上式中的 的一半，即自准(4 直1望8)远镜读数减半后得：
n
被测平板 自准直望远物镜 分划板 目镜
二、测量光学平行度的一般原理
(4 18)
n
n 为被测玻璃平板的折射率；为自准直望远镜中与平板两表
面反射的自准直像间距对应的角度读数值（ / 2 ）。
截面内的不平行，反射棱镜D1-90°的两个光学平行差 和1 11
，如图所示。
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P Q
三、反射棱镜光学平行度的测量
为了了解两种光学角度误差和棱差所引起的不平行度在总 的不平行度中各自所占的比重，以便改进工艺、减小误差、 提高生产效率，需要分别测出1 和 1。1
4
1 450 B
第二节 自准直法测量平面光学零件光学平行度
常见的用于测量光学平行度的自准直望远镜有两种:
1.带阿贝目镜（简称阿贝自准直望远镜），测量范围 60 ；
2.带测微自准直目镜（简称测微自准直望远镜），测量范围 ±10′ 绝大多数自准直望远镜的分划板上所刻数字为实际对应角度 的一半，这时测量范围分别为±30′和±10′，测量不确定 度分别为±20′和 ±10′（有的测微自准直望远镜可高达
仍然与光轴平行地进入玻璃板内，在
2
被测玻璃板的后表面产生第二次反射，
wk.baidu.com
由于前、后两表面间有一个二面角 ，即后表面的法线与光轴
亦成 角，因而在后表面上的反射光线与光轴成2 角，该反
射光线穿过前表面时，入射角也为2 角，设平板玻璃的折射
率为 n，折射角为，由于 和都是极小的角度，因而有：
第二节 自准直法测量平面光学零件光学平行度
一、概述 平面光学零件的种类很多，如各种反射棱镜、色散棱镜、 多面体、玻璃平板以及光楔等，它们的主要几何参数是角 度，因此角度是平面光学零件的主要测量项目。 这类光学零件中除少数外，例如少数棱镜以外，其余绝大 多数零件的角度测量都属于小角度测量的范畴。例如反射棱 镜，反射棱镜有角度误差和棱差（各个棱相互不平行）时， 展开后的等效玻璃平板的两个平面就不会一有严格平行。其 后果是使光学系统光轴方向改变并影响成像质量。因此在反 射棱镜的生产图纸上严格规定有“光学平行度”这一质量指
n sin 2 sin
二、测量光学平行度的一般原理
由平板前后两表面反射的两束光之间的夹角与平板不平行
度 之间有以下关系：sin n sin 2
作小角度近似后有： 2n 由于阿贝式目镜的分划板是按“二倍关系刻度法”刻线的，
也
就是说，从 黑色标尺上读出的两个亮标尺之间的角距离 是
标。 等效玻璃平板两个平面之间的夹角不得大于图纸规定的光学 平行度数值。对于反射棱镜，只需要测量光学平行度和双像
第二节 自准直法测量平面光学零件光学平行度
一、概述 差（反映屋脊棱镜的屋脊角误差）就可以知道棱镜误差和 棱的偏差是否在允许的范围内，不必测量各个角度的实际 大小和各个棱之间的夹角。 本节主要介绍应用自准直望远镜测量那些能够沿入射光 轴展开成等效玻璃平板的棱镜的光学平行度。这些棱镜有 直角棱镜、五棱镜、列曼棱镜等，还包括直角屋脊棱镜、 列曼屋脊棱镜等多种屋脊棱镜。以上各种棱镜统称为反射 棱镜。还有等边三棱镜、角隅棱镜等。当然也包括平面平 行玻璃板，但不包括道威棱镜，因其光轴不与折射面垂 直，不能同时看到两个折射面的自准直像。
0.3）。
二、测量光学平行度的一般原理 测量各种平面光学零件小角度的自准直法的基本原理与自准 直法测量透明玻璃平板不平行度的原理相同。
二、测量光学平行度的一般原理
下面以透明玻璃平板为例说明基本测量原理。如图所示，当
光束垂直被测平板前表面入射时，除 后表面 前表面
一小部分被直接反射外，其余大部分
三、反射棱镜光学平行度的测量
所有反射棱镜。当入射光轴截面内的各个角度没有误差和
各个棱彼此平行（棱的不平行偏差称为棱差或塔差）时，都
能展开成入射面和出射面严格平行的等效玻璃平板。如果有
角度误差和棱差，展开后的平板入射面和出射面将不平行。
光学平行差：当光线从反射棱镜的入射面垂直入射时，它在
出射前相对于出射面法线所偏离的角距离。
被测平板 自准直望远物镜 分划板 目镜
实际测量中，光束不一定要严格垂直于前表面入射，只要入射 角较小（例如小于 6 0），式（4-18）仍然是成立的。
二、测量光学平行度的一般原理
由此可见，自准直测角法的基本原理很简单，但其应用却非 常广泛，不仅在光学行业，而且在机械制造等行业都有着广 泛应用。 由几何光学可知，在计算反射棱镜的外形尺寸和像差时， 可以以其反射面为对称面，把它展开成等效平板玻璃，反射 棱镜展开后与平板等效，为保证光学系统的性能和像质，等 效平板玻璃的入射面和出射面必须严格平行。然而由于棱镜 加工中不可避免的误差，使得它们不可能绝对平行，这就造 成了反射棱镜的光学平行差。因此上述测量平板平行度测量 原理完全适用于反射棱镜的平行度的测量。
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三、反射棱镜光学平行度的测量
实际上，这就是由反射棱镜所展开成的大小平板玻璃的平
行性误差。光学平行差 在棱镜主截面P上的分量，称为第
一光学平行差1；即由角度误差造成的两平面在在光轴截面内
的不平行；在过光轴且与棱镜主截面垂直的平面Q上的分量，
称为第二光学平行差1。1 即由棱差则造成两平面在垂直于光轴
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三、反射棱镜光学平行度的测量
反射棱镜的光学平行差与其各个面、棱的实际误差有一定的
关系。对反射棱镜D1-90°来说，应用几何光学的理论可以
推知：它的第一光学平行差等于两个基本角度为45°的二面
角的实际值之间的差1 ；450 它的第二光学平行差等于 直角棱A与其相对的斜面BC的夹角（即棱差 A）的 2倍，
被测平板 自准直望远物镜 分划板 目镜
二、测量光学平行度的一般原理
如图所示表示自准直望远镜视场中看到的两个自准直像（小十 字线）的相对位置。设分划板上的格值为15，则两个像的间 距的读数值为 22 2.2，52当 3折 射率n为1.5时，平板平 行度误差 3/1.5 2
上式中的 的一半，即自准(4 直1望8)远镜读数减半后得：
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被测平板 自准直望远物镜 分划板 目镜
二、测量光学平行度的一般原理
(4 18)
n
n 为被测玻璃平板的折射率；为自准直望远镜中与平板两表
面反射的自准直像间距对应的角度读数值（ / 2 ）。
截面内的不平行，反射棱镜D1-90°的两个光学平行差 和1 11
，如图所示。
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三、反射棱镜光学平行度的测量
为了了解两种光学角度误差和棱差所引起的不平行度在总 的不平行度中各自所占的比重，以便改进工艺、减小误差、 提高生产效率，需要分别测出1 和 1。1
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第二节 自准直法测量平面光学零件光学平行度
常见的用于测量光学平行度的自准直望远镜有两种:
1.带阿贝目镜（简称阿贝自准直望远镜），测量范围 60 ；
2.带测微自准直目镜（简称测微自准直望远镜），测量范围 ±10′ 绝大多数自准直望远镜的分划板上所刻数字为实际对应角度 的一半，这时测量范围分别为±30′和±10′，测量不确定 度分别为±20′和 ±10′（有的测微自准直望远镜可高达
仍然与光轴平行地进入玻璃板内，在
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被测玻璃板的后表面产生第二次反射，
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由于前、后两表面间有一个二面角 ，即后表面的法线与光轴
亦成 角，因而在后表面上的反射光线与光轴成2 角，该反
射光线穿过前表面时，入射角也为2 角，设平板玻璃的折射
率为 n，折射角为，由于 和都是极小的角度，因而有：
第二节 自准直法测量平面光学零件光学平行度
一、概述 平面光学零件的种类很多，如各种反射棱镜、色散棱镜、 多面体、玻璃平板以及光楔等，它们的主要几何参数是角 度，因此角度是平面光学零件的主要测量项目。 这类光学零件中除少数外，例如少数棱镜以外，其余绝大 多数零件的角度测量都属于小角度测量的范畴。例如反射棱 镜，反射棱镜有角度误差和棱差（各个棱相互不平行）时， 展开后的等效玻璃平板的两个平面就不会一有严格平行。其 后果是使光学系统光轴方向改变并影响成像质量。因此在反 射棱镜的生产图纸上严格规定有“光学平行度”这一质量指
n sin 2 sin
二、测量光学平行度的一般原理
由平板前后两表面反射的两束光之间的夹角与平板不平行
度 之间有以下关系：sin n sin 2
作小角度近似后有： 2n 由于阿贝式目镜的分划板是按“二倍关系刻度法”刻线的，
也
就是说，从 黑色标尺上读出的两个亮标尺之间的角距离 是
标。 等效玻璃平板两个平面之间的夹角不得大于图纸规定的光学 平行度数值。对于反射棱镜，只需要测量光学平行度和双像
第二节 自准直法测量平面光学零件光学平行度
一、概述 差（反映屋脊棱镜的屋脊角误差）就可以知道棱镜误差和 棱的偏差是否在允许的范围内，不必测量各个角度的实际 大小和各个棱之间的夹角。 本节主要介绍应用自准直望远镜测量那些能够沿入射光 轴展开成等效玻璃平板的棱镜的光学平行度。这些棱镜有 直角棱镜、五棱镜、列曼棱镜等，还包括直角屋脊棱镜、 列曼屋脊棱镜等多种屋脊棱镜。以上各种棱镜统称为反射 棱镜。还有等边三棱镜、角隅棱镜等。当然也包括平面平 行玻璃板，但不包括道威棱镜，因其光轴不与折射面垂 直，不能同时看到两个折射面的自准直像。
0.3）。
二、测量光学平行度的一般原理 测量各种平面光学零件小角度的自准直法的基本原理与自准 直法测量透明玻璃平板不平行度的原理相同。
二、测量光学平行度的一般原理
下面以透明玻璃平板为例说明基本测量原理。如图所示，当
光束垂直被测平板前表面入射时，除 后表面 前表面
一小部分被直接反射外，其余大部分
三、反射棱镜光学平行度的测量
所有反射棱镜。当入射光轴截面内的各个角度没有误差和
各个棱彼此平行（棱的不平行偏差称为棱差或塔差）时，都
能展开成入射面和出射面严格平行的等效玻璃平板。如果有
角度误差和棱差，展开后的平板入射面和出射面将不平行。
光学平行差：当光线从反射棱镜的入射面垂直入射时，它在
出射前相对于出射面法线所偏离的角距离。
被测平板 自准直望远物镜 分划板 目镜
实际测量中，光束不一定要严格垂直于前表面入射，只要入射 角较小（例如小于 6 0），式（4-18）仍然是成立的。
二、测量光学平行度的一般原理
由此可见，自准直测角法的基本原理很简单，但其应用却非 常广泛，不仅在光学行业，而且在机械制造等行业都有着广 泛应用。 由几何光学可知，在计算反射棱镜的外形尺寸和像差时， 可以以其反射面为对称面，把它展开成等效平板玻璃，反射 棱镜展开后与平板等效，为保证光学系统的性能和像质，等 效平板玻璃的入射面和出射面必须严格平行。然而由于棱镜 加工中不可避免的误差，使得它们不可能绝对平行，这就造 成了反射棱镜的光学平行差。因此上述测量平板平行度测量 原理完全适用于反射棱镜的平行度的测量。
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三、反射棱镜光学平行度的测量
实际上，这就是由反射棱镜所展开成的大小平板玻璃的平
行性误差。光学平行差 在棱镜主截面P上的分量，称为第
一光学平行差1；即由角度误差造成的两平面在在光轴截面内
的不平行；在过光轴且与棱镜主截面垂直的平面Q上的分量，
称为第二光学平行差1。1 即由棱差则造成两平面在垂直于光轴