像差检测_光学测量
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W(ks)0 -0.75 -1 -0.5 -0.25 0 -0.25 -0.5 -1 -0.75 0
3）有倾斜波面波差
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
w(x)0 -0.75 -1 -0.5 -0.25 0 -0.25 -0.5 -1 -0.75 0
§5-3象差测量
概述
光学系统成象质量的好坏，是最后评定此光学系统优劣的主要标准。
影响象质的因素有：
1设计水平：校正象差的完善程度
2加工水平：加工误差、装配误差、材料误差
3杂光
几何象差与光学设计密切联系
误差测量与物光联系密切
§5-3-1 二次截面法（哈特曼法）测几何象差
1900—1904年由德国哈特曼提出，利用几何光学概念，找出这些光线经光学系统后的空间位置。
1、横向剪切的产生
1）平面波
2）球面波
2、光源尺寸
采用振幅分割法，由于剪切， ，故光源尺寸受限制
3、波面形状与干涉条纹
原始波面W（x,y）
剪切波面W(x-s,y)
有初级球差、慧差、象散的波面数字表达示
W(x,y)=A(x2+y2)2+By(X2+y2)+c(x2+3y2)
1)球差（初级）
W(x,y)=A(x2+y2)2
六个小孔：比较小的三个 ，用大孔调整，小孔测量
三、测几何象差
1、球差
2、位置色差
3、象散
最大光锥1/2
移动量15mm，格值0.01。
四、刀口仪的应用
1、大口径反射镜（凹）表面质量
4、慧差
三、优缺点
优点：
1设备简单，多种检测
2适宜和于大口径零件、系统
3灵敏度高1/20λ
4非接触测量
5适于工序检验
缺点
1大多数已能定性，不定量
一、原理
用区域光阑将不同孔径的光分开
1、轴向象差
1球差
区域光阑（哈特曼光阑）
小孔直径
②位置色差
2、垂轴象差
1象散
轴外球差曲线
2场曲
3慧差
子午慧差
C1G1=PA=RG2=a1
PB=PA+AB=a1+AB
AB=-Kt=
弧矢慧差一般不测量（只在大视场时测量）
哈特曼法无法测畸变，因光轴无法确定，因而也不能测倍率色差。
1）振幅分割法， 可参为零，如平板玻璃干涉，光源可为扩展光源，干涉条纹亮度大。所以实用的干涉测量装置均采用振幅分割法。
3、一般干涉装置均需一标准波面，即参考反射镜、被测件尺寸大小，参考反射镜尺寸也大，干涉仪结构庞大。
4、剪切干涉仪于20世纪40年代提出，用波面错位产生干涉条纹，可不用参考波面，分为
二、横向剪切干涉测量原理
令
2）无倾斜波面的干涉条纹
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w(x)0 -0.75 -1 -0.5 -0.25 0 -0.25 -0.5 -1 -0.75 0
w(x-s)0 -0.75 -1 -0.5 -0.25 0 -0.25 -0.5 -1 -0.75 0
Δw(s)=w(x)-w(ix-s)-0.75 -0.25 0.5 0.25 0.25 –0.25 -0.25 -0.5 0.25 0.75
条纹随参考波面（比较波面）不同条纹也不同。
条纹最小时，测量也有困难，因受条件不稳定，受环境影响大。
三、由离焦干涉， 求波面形状
由波差和几何象差的关系
（v不大时）
当研究主面处波面时
可见W2在 一定后与h2成正比即
若拍摄时口径D不等于 直径D0，则由拍摄的干涉园半径r际高度
D——入瞳直径
D0（d）——照片上干涉场直径
5确定曝光时间
6测轴外象差时，使斜光束对称中心线和米字孔光阑中心孔重合，为此要纵向移动物镜，保证每一视场哈特曼光阑中心孔通过的光束通过被测物镜入瞳，同时相应移动E1和E2（两者精确相等）。
三、测量误差分析
且
在同一视场下对不同的bn1和bn2来说的误差是相同的，故可不考虑，所以
表明
边缘精度高，近轴精度低
2凸表面无法测量
3要有经验
§5-3-3 干涉法测波差及几何象差
一、概述
用波差评介光学系统的成象质量，不但简单明了，而且是转面不变量，与光学系统的焦距，相对孔径，位率等无关，各种光学系统，均可用同一指标评价。
观察仪器要求波象差小于1/4λ，高精度仪器要求波差小入1/10λ。
二、测量装置
泰曼干涉仪（棱镜透镜干涉仪）
x的三次曲线
3）初级慧差
W(x,y)=By(x2+y2)
以x,y轴为渐进线
的双曲线
3）初级象散
W(x,y)=c(x2+3y2)
4）平行引起的波差（焦点向x,y方向离焦）
5）移斜引起的波差
6）离焦引起的波差
三、由剪切干涉圆求原始波面
1、一维剪切干圆的图解分析法
1）原理
w(2s)-w(s)
w(3s)-w(2s)
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§4-3剪切干涉法测波象差
一、概述
1、干涉条件：频率相同、位相差恒定，振动方向相同
2、产生干涉的方法
1)波前分割法 光源尺寸受限制，干涉条纹亮度小。
r(h)——照片上干涉图半径
四、由干涉图计算球差的方法
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二、测量装置及注意事项
1、装置：阿斯卡光具座
2、调整及注意事项
1平行光管小孔校正在物镜焦平面上，转臂在轴向位置
2根据物镜相对孔径选择区域光阑小孔直径，一般Φ=（1/100~1/400）f'小一些好，但太小衍射严重，光斑反而大。
3使被测物镜光轴和平行光管光轴重合（光束法线转动物镜法）
4确定E1位置，一般
四、优缺点
优点
1测量原理简单测多种几何象差
2精度较高（比如球差可达 ）
3可直接测象差曲线和设计曲线比较
4测量装置通用性好
缺点
1近轴压不是直接测量
2测量工作量大
3不能测畸变，倍率色差
§5-3-2 阴影法侧几何象差
一、原理
1焦后：阴影与刀口移动方向相反
2焦后：阴影移动方向与刀口相同
3焦点：同时变暗
二、刀口仪技术数据
3）有倾斜波面波差
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
w(x)0 -0.75 -1 -0.5 -0.25 0 -0.25 -0.5 -1 -0.75 0
§5-3象差测量
概述
光学系统成象质量的好坏，是最后评定此光学系统优劣的主要标准。
影响象质的因素有：
1设计水平：校正象差的完善程度
2加工水平：加工误差、装配误差、材料误差
3杂光
几何象差与光学设计密切联系
误差测量与物光联系密切
§5-3-1 二次截面法（哈特曼法）测几何象差
1900—1904年由德国哈特曼提出，利用几何光学概念，找出这些光线经光学系统后的空间位置。
1、横向剪切的产生
1）平面波
2）球面波
2、光源尺寸
采用振幅分割法，由于剪切， ，故光源尺寸受限制
3、波面形状与干涉条纹
原始波面W（x,y）
剪切波面W(x-s,y)
有初级球差、慧差、象散的波面数字表达示
W(x,y)=A(x2+y2)2+By(X2+y2)+c(x2+3y2)
1)球差（初级）
W(x,y)=A(x2+y2)2
六个小孔：比较小的三个 ，用大孔调整，小孔测量
三、测几何象差
1、球差
2、位置色差
3、象散
最大光锥1/2
移动量15mm，格值0.01。
四、刀口仪的应用
1、大口径反射镜（凹）表面质量
4、慧差
三、优缺点
优点：
1设备简单，多种检测
2适宜和于大口径零件、系统
3灵敏度高1/20λ
4非接触测量
5适于工序检验
缺点
1大多数已能定性，不定量
一、原理
用区域光阑将不同孔径的光分开
1、轴向象差
1球差
区域光阑（哈特曼光阑）
小孔直径
②位置色差
2、垂轴象差
1象散
轴外球差曲线
2场曲
3慧差
子午慧差
C1G1=PA=RG2=a1
PB=PA+AB=a1+AB
AB=-Kt=
弧矢慧差一般不测量（只在大视场时测量）
哈特曼法无法测畸变，因光轴无法确定，因而也不能测倍率色差。
1）振幅分割法， 可参为零，如平板玻璃干涉，光源可为扩展光源，干涉条纹亮度大。所以实用的干涉测量装置均采用振幅分割法。
3、一般干涉装置均需一标准波面，即参考反射镜、被测件尺寸大小，参考反射镜尺寸也大，干涉仪结构庞大。
4、剪切干涉仪于20世纪40年代提出，用波面错位产生干涉条纹，可不用参考波面，分为
二、横向剪切干涉测量原理
令
2）无倾斜波面的干涉条纹
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
w(x)0 -0.75 -1 -0.5 -0.25 0 -0.25 -0.5 -1 -0.75 0
w(x-s)0 -0.75 -1 -0.5 -0.25 0 -0.25 -0.5 -1 -0.75 0
Δw(s)=w(x)-w(ix-s)-0.75 -0.25 0.5 0.25 0.25 –0.25 -0.25 -0.5 0.25 0.75
条纹随参考波面（比较波面）不同条纹也不同。
条纹最小时，测量也有困难，因受条件不稳定，受环境影响大。
三、由离焦干涉， 求波面形状
由波差和几何象差的关系
（v不大时）
当研究主面处波面时
可见W2在 一定后与h2成正比即
若拍摄时口径D不等于 直径D0，则由拍摄的干涉园半径r际高度
D——入瞳直径
D0（d）——照片上干涉场直径
5确定曝光时间
6测轴外象差时，使斜光束对称中心线和米字孔光阑中心孔重合，为此要纵向移动物镜，保证每一视场哈特曼光阑中心孔通过的光束通过被测物镜入瞳，同时相应移动E1和E2（两者精确相等）。
三、测量误差分析
且
在同一视场下对不同的bn1和bn2来说的误差是相同的，故可不考虑，所以
表明
边缘精度高，近轴精度低
2凸表面无法测量
3要有经验
§5-3-3 干涉法测波差及几何象差
一、概述
用波差评介光学系统的成象质量，不但简单明了，而且是转面不变量，与光学系统的焦距，相对孔径，位率等无关，各种光学系统，均可用同一指标评价。
观察仪器要求波象差小于1/4λ，高精度仪器要求波差小入1/10λ。
二、测量装置
泰曼干涉仪（棱镜透镜干涉仪）
x的三次曲线
3）初级慧差
W(x,y)=By(x2+y2)
以x,y轴为渐进线
的双曲线
3）初级象散
W(x,y)=c(x2+3y2)
4）平行引起的波差（焦点向x,y方向离焦）
5）移斜引起的波差
6）离焦引起的波差
三、由剪切干涉圆求原始波面
1、一维剪切干圆的图解分析法
1）原理
w(2s)-w(s)
w(3s)-w(2s)
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§4-3剪切干涉法测波象差
一、概述
1、干涉条件：频率相同、位相差恒定，振动方向相同
2、产生干涉的方法
1)波前分割法 光源尺寸受限制，干涉条纹亮度小。
r(h)——照片上干涉图半径
四、由干涉图计算球差的方法
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二、测量装置及注意事项
1、装置：阿斯卡光具座
2、调整及注意事项
1平行光管小孔校正在物镜焦平面上，转臂在轴向位置
2根据物镜相对孔径选择区域光阑小孔直径，一般Φ=（1/100~1/400）f'小一些好，但太小衍射严重，光斑反而大。
3使被测物镜光轴和平行光管光轴重合（光束法线转动物镜法）
4确定E1位置，一般
四、优缺点
优点
1测量原理简单测多种几何象差
2精度较高（比如球差可达 ）
3可直接测象差曲线和设计曲线比较
4测量装置通用性好
缺点
1近轴压不是直接测量
2测量工作量大
3不能测畸变，倍率色差
§5-3-2 阴影法侧几何象差
一、原理
1焦后：阴影与刀口移动方向相反
2焦后：阴影移动方向与刀口相同
3焦点：同时变暗
二、刀口仪技术数据