2022年光圈的识别

1、光圈的识别 一 光学样板检验原理 当光学零件的被检表面和样板的工作表面（参考表面）相接触时，由于两者的面形不一致，产生一定的 空气隙，当波长为 的光射到空气隙上，便形成等厚干涉条纹，如图 1-1 所示。从等厚干涉知道，相邻两亮条纹之间空气隙厚度差近 似为 /2，即通常所说的一个干涉条纹（光圈）相当于空气隙厚度变化为/2，因此，光圈数为N 部位所对应SiiS1S2B的空气隙厚度变化为N /2。所以，光学零件的面形II 1I 2精度可以通过垂直位置观察到的干涉条纹的数量、形状、A颜色及其变化来确定。CD（一）低光圈表示样板与被检表面在边缘部位接触。对于凸球面，则表示曲率半径大于样板的； 对于凹球面

2、，则表示曲率半径小于样板的；对于平面，则表示平面变为凹球面。表示样板与被检表面在中间部位接触，图光学样板检验光学零件面形的原理高光圈对于凸球面、则表示曲率半径小于样板的；对于凹球面，则表示曲率半径大于样板的；对于平面，则表示 平面变成凸球面。（二）被检光学表面在相互垂直方向上的曲率半径相对参考光学表面曲率半径的偏差不相等，称为象散偏 差，以1N 表示。这种偏差在相互垂直方向上的干涉条纹数量不等。（三）被检光学表面的局部区域相对于参考光学表面的偏差，称为局部偏差，以2N 表示。这种偏差在 任一方向上产生局部不规则的干涉条纹。光学零件被检表面的局部偏差有以下几种基本类型：中心低 被检光学表面的中心

3、部位相对于平滑干涉条纹凹陷。中心高 被检光学表面的中心部位相对于平滑干涉条纹凸起。塌边 被检光学表面的边缘部位相对于平滑干涉条纹塌陷。被检光学表面的边缘部位相对于平滑干涉条纹翘起。翘边 此外，还有由几种上述的基本偏差综合而成的局部偏差。二 光圈的识别（一）光圈高、低的判断 1周边加压法低光圈当空气隙减小时，条纹从边缘向中心移动，如图1-2（a）所示。高光圈当空气隙减小时，条纹从中心向边缘移动，如图1-2（b）所示。2色序法 当光圈数 N1，白光照明。低光圈从中心到边缘光圈的颜色序列为“ 蓝、红、黄”。高光圈从中心到边缘光圈的颜色序列为“ 黄、红、蓝”。3一侧加压法 当光圈数 N1。低光圈条纹弯

4、曲的凹向背着加压点A，如图 1-3（a）所示。第 1 页 共 5 页高光圈条纹弯曲的凹向背着加压点A，如图 1-3（b）所示。AAPP(a) 低光圈(b) 高光圈(a) 低光圈(b) 高光圈图1-2 周边加压法判断光圈高低（二）象散偏差的判断图1-3 侧加压法判断光圈高低在样板的相互垂直方向上作周边加压或一侧加压，当N1 时光圈呈椭圆形；当N1 两垂直方向上的条纹弯曲度不同，则有象散偏差。（三）局部偏差的判断当一侧加压时：中心低条纹中心部位的弯曲凹向背着加点A，如图 1-4 所示。AAAA(a) 低光圈中心低(b) 高光圈中心低(a) 低光圈中心高(b) 高光圈中心高中心高条纹中心部位的弯曲凹

5、向背着加点 A，如图 1-5 所示。条纹边缘部位塌向加压点 图1-4 一侧加压法判断中心低 A，如图 1-6 所示。图1-5 一侧加压法判断中心高塌边翘边条纹边缘部位翘离加压点A，如图 1-7 所示。AAAA(a) 低光圈塌边(b) 高光圈塌边(a) 低光圈翘边(b) 高光圈翘边图1-6 一侧加压法判断塌边第 2 页 共 5 页三 光圈的度量(a) N=3(b) N=2(c) N=2(d) N=1图1-8 光圈数 N的度量（一）光圈数的计算 1当光圈数 N1 时 以有效检验范围内直径方向最多条纹数的一半来度量。图 1-8 表示，在被检光学表面和参考光学表面仅有曲率半径偏差情况下，光圈数度量与表

6、示偏差大小和 方向的误差曲线。其中，虚线代表参考光学表面，曲线代表球面（或平面）相对于参考光学表面的偏差大小和方向，平行线间距代表 /2。当白光照明时，一般以红色条纹（因其颜色鲜明、波段宽、便于观察）出现的数目来计算光圈数（实际上 按暗条纹计算光圈数时，由于半波损失多算了半道圈）。2当光圈数 N1 时（1）单色光照明时， 以通过直径方向上干涉条纹的弯曲量h 相对于条纹XabYeX的间距 H 比值来度量，如图1-9 所示。光圈数 N 为 N=h/H。 计算时应以两相邻条纹的中心距离作为条纹的间距，图中的条纹间距为ae，条d纹的弯曲点b、c 应通过 Y-Y （或 X-X ）轴，条纹弯曲量为ad，则

7、 N= h/H=ad/ae=0.6 。（二） 象散偏差的度量象散偏差光圈数1N 是以两个相互垂直方向上光圈数N 的最大代数差c Y图1-9 N1时光圈数的度量的绝对值来度量。1椭圆形象散光圈数图 1-11 表明，被检表面在 X-X 和 Y-Y 方向上的光圈数 Nx 和 Ny 不等，偏差方向相同。 Nx= -2，Ny= -3，椭圆形象散光圈数1N= Nx Ny =1，此时，被检表面的光圈数N= -3。YYYXXXX1N的度量XXY1N=1YY1N=1N=-3 N=2 1N=3N=-1 图1-11 椭圆形象散光圈数1N的度量图1-12 马鞍形象散光圈数图1-13 柱形象散光圈数1N的度量第 3 页

8、 共 5 页2马鞍形象散光圈数 图 1-12 表明，被检表面在 X-X 和 Y-Y 方向上的光圈数 Nx 和 Ny 不等，偏差方向相反。 Nx= -1，Ny= +2 ，马鞍形象散光圈数1N= Nx Ny =3，被检表面的光圈数N= +2。3. 柱形象散光圈数图 1-13 表明，被检表面在 X-X 和 Y-Y 方向上的光圈数Nx 和 Ny 不等，其中一方向上的光圈数为零。 Nx= -1，Ny= 0，柱形象散光圈数1N= Nx Ny =1，被检表面的光圈数N= -1。4. N1 的象散光圈当光圈数 N1，象散光圈可根据两个相互垂直XAA Y1N=0.2Y方向上干涉条纹的弯曲度来确定Nx 和 Ny。

9、图1-14 中，Nx= -0.2，Ny= -0.4，象散光圈数1N= XXNx Ny =0.2，被检表面的光圈数N= -0.4。X（三）局部偏差的度量Y局部偏差光圈数2N 是以局部不规则干涉条Y纹对理想平滑干涉条纹的偏离量e 与两相邻条纹Ny=-0.4 Nx=-0.2 N=-0.4 间距 H 的比值来度量。1. 中心局部偏差它包括低光圈 （高光圈）的图1-14 N1象散光圈数1N的度量中心低和中心高。图 1-15（a）表明低光圈中心低2N=e/H=1/6.5=0.15 图 1-15（b）表明低光圈中心高难度 2N=e/H=2.5/9=0.28 2. 边缘局部偏差 它包括低光圈（高光圈）的翘边和

10、塌边。图 1-16（a）表明低光圈翘边2N=e/H=1.5/7.5=0.2 图 1-16（b）表明低光圈翘边2N=e/H=2.5/7.5=0.3 Y Y Y YX X X X X X X XA A A AY Y Y Y（a) 低光圈中心低（b) 低光圈中心高（a) 低光圈翘边（b) 低光圈塌边图1-15 中心局部偏差光圈数 2N的度量 图1-16 边缘局部偏差光圈数 2N的度量3. 中心及边缘均有局部偏差 它是几种偏差的综合。图 1-17（a）表明低光圈中心高、塌边。中心局部光圈数2N= e1/H=2.5/8.5=0.3，边缘局部光圈数 2N = e2/H=3.5/8.5=0.4，被检表面的局

11、部偏差取最大值2N=0.4。图 1-17（b）表明低光圈中心低、塌边。中心局部光圈数2N= e1/H=1.2/8.5=0.14，边缘局部光圈数 2N = e2/H=3/8.5=0.35，被检表面的局部偏差取最大值2N=0.35。当被检表面出现弓形光圈而对 N 的取值方向有争议时， 则应根据2N为最小的原则来取值 N和2N。在图 1-18 中，如以边缘部分的干涉条纹为基准引出延伸线，作为平滑干涉条纹考虑，则其中心对平滑干涉条纹的偏离量为 e1， 2N= e1/H1=3/7.5=0.4。反之，如以中心部分的干涉条纹为基准引出延伸线，作为平滑第 4 页 共 5 页XAYXXAYXYY（a) 低光圈中心高、塌边（b) 低光圈