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第四章望远系统视度、视差检验
§4-1望远系统视度检验
一、视度的概念
1、人眼的视度
正常眼
远视眼
近视眼
以上均以放松状态下的视度,称为远点视度
2、人眼的调节视度与年龄有关,见表
10
15
20
25
30
35
40
45
50
-14
-12
-10
-
-
-
-
-
-
SD严。远+SD调SD^SD远+SD调
正常眼,年龄40
SD=0+(-)=-
明
近视眼,年龄40(200度)
SD=-2+(-)=-
明
3、视度的单位(虚光度)
SD=1/L米(L以米为单位)
SD=1000/L(mm)(L以毫米为单位)
200度近视镜
SD=1/=2
4、
二、目视仪器的视度
目镜出射光束的会聚和使散程度
1、望远系统的视度
1)有分划板
2)无分划板
2、望远镜移动量与视度
bl=-f'2
目
b=-1-2=-f2SD(f目以m为单位)
L目
b=-1目SD (f以mm为单位)
1000
3、公称尺过与公公差
1)可调视度
公称尺寸:±(届光度)
公差:零视度±
其它视度:D'$
D<3mm土1
2)固定视度
公称尺寸-—-1
公差 ±
三、视度检验
1、普通视度筒(±—±
1)原理
xx'=-f'2
-x-f+x'=-l+c
x=l+f'-c+x'
, f'2 -f'2 -f'2
X=- f 沁二= '一
l+f'-c+x'l+f' 1000+
~sD
普通视度角技术数据
视放大倍率
视场
物镜焦距
视度刻度值
范围
格值
4x
12°7'
6x
8°30'
2)方法
(1)调节视度简日镜,使分划板最清楚
(2)被测系统视度规零
(3)将被测系统放在平行光管前,光轴基本重合,将视度筒物镜和被测系统出基本重合
(4)移动视度筒物体,使被测系统及平行光管划板象重合
(5)看视度筒视度刻度是否为零
(6)其它视度同样
3)误差分析
(1)清晰度法
c"丄亠空)
SD\3TD 3D2
(2)清视差法
,1
c=+
SD ;3 Td
7’T(D-——)
2
'D、
2
3
4
5
6
4x
6x
2、大量程视度角±——±
由于视度角的物镜是按望远镜设计的,在于行光入射的条件下使
用,如偏离较大,象质明显变坏,故普通视度筒测量范围为±—±。
原理丄-
二SDs
对于要求±5屈光度的仪器,量程不够,采用大量程视度角。
L'
SD'-SD=SDs
SD=SD'-SDs
SD'——由普通视度筒测得
SDs——视度透镜的光焦度
SD=丄
sf'
s
11_1
LLf'
s
SD'=—=丄+—=SD+SD
LLfs s
SD二SD-SDs
可见,如被测系统视度较大,用普通视度筒量称不够时,可用一块和被测视度符号相反的视度透镜抵消一部分视度,然后用普通视度筒测量。
大量称视度筒共十块,视度值分别为:
SDs=+1,±2,±3,±4,±5
视度透镜尽量和出瞳重合,且和普通视度尽量靠近,以减小测量误差。
3、半透镜视度筒
§4-2望远系统视差检验一、视差的概念
1、视差的形成及定义例:电流表、邮局里的称
带反射镜的电流表
定义:当我们观察位于眼瞳视轴上两个物点式象差时,若它们距眼瞳的距离不等,则当眼睛垂直于视轴移动时,会出现两物点式象差间有错位,这种现象中视差。
产生视差的充分必要条件是b工0,D'=0,消除方法是b=0或D'=0。
2、 光学仪器的视差
光学仪器中,若成象面和分划板刻线面不重合,同样产生视差。
3、 望远系统的视差
无限远物体经物镜的成象面不和分划板刻线面重合时,眼睛垂直光轴移动,则观察到象点和分划板上不同点重点(错位)。
(1) 引起瞄准误差(物方)
a=au旦(b<<广)
广+bf' 目
物物
(2) 光轴上象点和分划板中心的视度不同或说成象面和分划板面视度不同(象方)
SD=0
象
SD=丄
分L
4、望远系统的视差表达式
(1)用物方瞄准角误差表示(角视差)
a
a二
f'
物
bD'
a二一
f'
目
bD'
bD'
x3438(分)
2)图象方视度差表示(视度视差)
SD象=0
SD分=
ASD二SD-SD
分象
脊(以“为单位)二
目
罟(以毫米为单位)
f目
ASD一罟
SD象=去;SD
目
b
c
「'2
目
ASD二SD-SD「叮q) b -lO00b
分 象 f'2
目
3)角视差和视变视差的关系
b=f目
D'x3438
ASD=
ASD=
a
D'
1000f'f'a
x物冃—f'2 3438D'
目
a
D'
5、望远系统视差的给定
1) 应指明对哪两个标记消视差,望远系统一般是对物镜焦平
面和分划板刻线消视差
2) 应指明视场中哪一部分消视差,视场中心还是边缘,一般指中心
3)视差引起的瞄准角误差应小于总的瞄准误差
瞄准、观察仪器一般用角视差给出
系统
a
高精度、大倍率系统
<1'
般瞄准系统
2'
般观察系统
3'
般准直系统
4'〜8'
体视仪器一般以视度视差给出
D'
mm
1~2
2~3
3~4
4~5
5以上
ASD
二、视差的测量
1、检验角视差的方法
f'a
c=f'a= 0(分)='a(分)
0(弧) 3438 0
如果平行光管双刻线为准,眼睛摆动时,分划刻线和眼睛移动方向一到说明它位于双刻线后,反之为前。
测量精度:Aa=15兰
r
2、检验视度视差的方法
1) 用普通视度筒检验
(1) 视度筒根据测量者调好视度
(2) 视测系统视度规零
(3) 分别测无限远物体的象和分划板的视度,两视度之差即为
视度视差。
2) 用半透镜视度角检验
3) 用主体视差仪检验
体视效应
ao-9
21
=B-B
DD
21
当胶合棱镜位于中间位置,如上图所示,两狭缝均按光轴上光
线,此时无论在无视差,平行光管分划板的象和被测系统标记重合。
当棱镜上移时,如无视差,视场不会变化,但有视差时,如色笔所示。
直体视效应
棱镜下移,情况相反
例1:用可调前置镜法调棱平行光管,已知f'=550mm
D/f'=1/10,f'=1200mm,D/f'=1/10,f'=25mm,
000目
选何种方法调焦,求调焦误差。
(九=,a=1',8=',d=2mm,D'=)
解:1、清晰度法
G=±丄 )2+(_fL)2=±丄 +()2=±(屈光度)
TD 3D2 =348x55 3x552
2、消视差法
=± =±(屈光度)
SD
、3T卯即
例2、用自准直法调校平行光管,已知f=550mm,D=丄,反射镜口径广10
Do=100mm,f=25mm,选何种方法调焦,调焦误差。0目
角牛:r= =,D'= =
25 22
1、清晰度法
±J6I: 4九 J6' . “心小心/”小
◎二 ( )2+( )2=± ( )2+( )2二±(140)
sd6 VD 3D2 6 22x55 3x55『
2、消视差法
SD=±乎阳=±0-0000815
2
例3、用光学球径仪测一凹面曲率半径,已知显微镜NA=,0=10x,物
f目=,被测件D=50,Y=250mm,面形误差N=4,
差b=±。
R1
牛:
n'y'sinv'=nsinvy
sinv'=
、NA=y'
NA
厂
物
D'沁sin卩广目=
NA'
xf=0目
物
025x15625=039mm
10
V=0r=10=160物目15625
例4§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b=-,卩",卩工光源尺寸受限制,干涉条纹亮度小。
cp 1
2) 振幅分割法,b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
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,0HO,故光源尺寸受限制
d=b= , ,b=—X(球面波)
splss
平面波时b=f九
ss
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)
(x,y)
1)球差(初级)
W(x,y)=A(x2+y2)
Aw= -s=4A(x2+y2)x-s=N
(x-s,y) dx
x的三次曲线
3)初级慧差
W(x,y)=By(x2+y2)
* °w 一 「
Aw = -s=2Bxy-s=N九
(x-s,y)dx x
Aw
(x,y-s)
dw
= -s=B(x2+3y2)s=N九
Qy y
以x,y轴为渐进线
的双曲线
3)初级象散
W=c(x2+3y2)
(x,y)
Qw
Aw = -s=2cx-s=N九
(x-s,y)Qx x
Aw
(x,y-s)
Qw
-s
Qy
=6cy-s=N九
y
4)平行引起的波差(焦点向x,y方向离焦)
Aw=Ex=N九,Aw =Ey=N九
x xx (x,y-s) y
5)移斜引起的波差
Aw二Fx二N九
xx
Aw=Fy=N尢yy
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
Aw =w-w
(x) (x) (x-s)
1点x=s,Aw =w
-w
(0)
2点x=2s,Aw
(2s)
=w
(2s)
-w(s)
3点x=3s,Aw
(3s)
=w
(3s)
-w
(2s)
(s) (S)
令w=0,则w=Aw
(0) (s) (s)
w=Aw +Aw +
(ks) (s) (2s)
+Aw =乂Aw
(ks) (is)
i=1
2)无倾斜波面的干涉条纹
0
1
23
4
5
6
7
8
9
10
w
(x)
0
-
-1-
-
0
-
-
-1
-
0
w
(x-s)
0
-1-
-
0
-
-
-1
-
0
Aw=w
(s)
-w
(x)(ix-s)
-
-
-.25
-
-
W
(ks)
0
-1-
-
0
-
-
-1
-
0
3)有倾斜波面波差
0
1
23
4
5
6
7
8
9
10
w
(x)
0
-
-1-
-
0-
-
-1-
0
w
(x-s)
0
-
-1-
-
0-
-
-1-
0
N/』w”
=w
-w --
—
-
-
(is)(ix)(ix-s)
Q(x)
-—
-
-
-
0
M(x)=N(
)+Q(x)--
-
-
-
-
(x)(x)(x)
N(x)=M(x)-Q(x)
2、一维剪切干涉图的数示分析法
在
D+8=9X+8
丫丫丫 丫―1
9X=9X+qX
*R 丫
D=^8+pe
Y
8=—D+QX+8 =—(e+p)e+(Q+q)X+8
*Y Y Y―1 RY Y―1
=(QX—ep)—pe+qX+8
R Y Y—1
令QrX—P=Y
8=8+qX+Y—pe
Y Y—1 Y
8=8+qX+Y—pe
10111
8=8+qX+Y—pe
21222
迓s2最小,N个方程,N+3个未知数(Y,p£)
*11
Y=0
迓s=0
Y
Y=0
Y
Y=0
迓Y(Y+i)S=0
2Y
Y=0