第二十八章双丝检验与单丝

第二十八章对二次非球面反射镜与自准直透镜系统的双丝检验和单丝检验的历史和应用作全面的分析Ward26.21丝检验中的第一根丝(第二根丝是参考丝)与单丝检验中的单丝形成围绕着每一环带的双叉线或统的斜率偏离时，离轴与同轴两种情况下均不需要用孔径模板。这种检验方法的历史涉及许多分支。单丝检验与狭缝和针孔光源有关。许多业余望远镜制f/8f/5.56:1。金(King)1934缝光源的单丝使罗契图样展开为标准的狭缝。这是一种定量的检验方法，但是要观察到罗契图与标准狭缝的边界线是的耶格利(Yeagly)于1938年用了针孔光源与单丝但是他使用f/8(Gaviola)和普莱兹思(Platzeth)1939D.(New,1978)一书中已作了详细说明。大概在1965年以前，锡特拉斯(Citrus)大学的光学工艺教师J.肯特在该地区的空间公司工作时就全面研究了单丝检验，他的发明于196890in射镜的表面斜率偏差。肯特更进一步(1968概述单丝检验的历史可以看出，用单丝检验及针孔光源可以做许多实验，但是用它来观察f/7动会带来影响。0.008in0.005in（2.8.1环带。当单丝沿着非球面凹面反射镜的轴向平面移动时，罗契线精确地对准用铅笔作过记号的环带（

28.2y2/RR，y,首先f/3一步修磨到0.05λ。因为这已是大孔径f数离轴检验的极限，所以应该使用共轴检验装置（见28.3。我所用的双丝检验与单丝检早在1963Northron在制造大型风洞光学元件时就采象系统的一种新型的定量和定性 28.4从图28.4（b）中可以看到球差校正不28.4c 图28.4 心到0.707带的中心区域与0.707带到边缘 表示修磨典型光学系统时某些一般性的误差。光学系统利用一块光学平板发射出平行光束。请注意细丝检验图形与下边罗契图的关系，它们与第二十七章讨论的准图类似。a图说明中心区域是而边缘无环带差的检验图样bcde阴影图(焦点图)与双丝图样的关系是有指焦点图的判读方法已众所周知(见第双丝检验的装置类似于单丝检验装28.645/45f/2.5已用离轴单丝或双丝检验过f/3y2/R其中y带值，R28.1)。第二条吸收是定方向的0.008in。28.6。28.6ff/16.20.75in检验施密特卡塞格林自准直系统的环带球差的校正状况00×显微镜28.728.2)。0.003in第二章中已经概括讨论过大孔径(大约f/3)凹抛物28.6者已成功地用离轴检验法检验了f/3的圆锥表面。当然， 图28.7双丝检验装置的配置图用共轴或离轴检验装置检验非球面系统类似于在反射镜曲率中心处的刀口检验或图28.6所示的自准直系统。在丝检验非球面反射镜时，在任何径向环带上第一根细丝成罗契圆线(用软铅笔以一定精度预先作上记号)。圆线与检验装置在非球面反射镜上的轴平面位置有0.25in。第共轴检验时，要使针孔与两根细丝共轴，其中半反射薄片与第二根细丝有着重要的作用。测量f/30.5in0.707用了传统的遮光板，其开孔位于某些区域(见表26.3中心环带14和15)因而导致误差。但是用比较表28.1与表26.3，注意用单丝或双丝检验时不要用带孔的遮光板。表28.1中的遮光板是从中心带开始，环带区域间有1in的间隔。在反射镜的中间带区可观察到的环带斜率6in41/16λ的要求。麦克格尔(McGuire) 式中，s；CC0.0026in。如果光源可动，C0.0013in，上述两种值都C(C－0.0026in)C(C置安装成共轴是的。N是圆锥面的f数，即为数值孔径倒数的二分之一。面，C值也是0.0013in。如果自准直装置中只有刀口、单丝或双丝，装置是可以移动的，则C值0.0026in。s肯特，光轴与任何圆锥表面法线交点的分步范围等于圆锥曲面的最大矢高乘以偏心率的平方或Dn=e2a(28－2)s式中，Dn，e，as 或刀口的位移量a a＝r2/2R+r4(1-e2)/8R rRe＝1r2/R(它们取决于光学装置的型式)。由方程(28－3)可以看出，任何圆锥曲面的位移量近似地正比于偏心率的(Kirham)0.90mm200mm240mm，1/323.60mm(只取方程(28－3)中第一项)，根据位移量求得的误差为(200/240)2×0.065×(1/32)＝0.15mm总的环带位移小于这就说明测量修磨非球面是一件复杂的事情。用霍尔隆所述的零位光学装置、零位透镜浸液检验法可以修磨而达到平滑的非球面。位移公差的计算表明，非球面的质量可以保证在一个波长以内。双丝检验或肯特双丝检验是罗契检验和傅科阴影检验的组合。双丝检验与单丝检验法优于普劳斯凯特(Plasket)和加维奥拉方法由几不同的观察者用单丝检验法测量罗密斯90in196332.5in假如我们制造一台直径为12.5in主焦距F1为50in放大率4倍有效焦距F为200in的卡塞格林系统。若从主镜前表面到后焦面的距离d为12.5in，则反射镜间距离s为37.5in。公式：s＝F1(F－d)/(F1+F) 若次镜与前焦点的距离p＝12.5in，次镜与后焦点距离p＝50in(放大率＝p/p)，则可由下式计算次镜的曲率半径：R1＝2pp/(p-p) 4in(3.6in)，f/10。这样易于经修磨及检验达到要求。LAy：f/3.5LA 1/2NQC2＋NCP(1－CT)(NC＋C)y2 由公式(28－3)推导出主镜轴向球差表达式。主镜的轴向球差在A.E.康拉弟(Conrady)著的AppliedOpticsandOpticalDesign,Dover1957P85G在现在的情况下，光学系统是很简单的，由狭缝射出的光束经自准直系统汇聚于其本身，TR1、R2新的表达式对初级相差而言是非常精确的。刀口与光源应该靠近，以使离轴的相差不会影响检验结果。C1＝1/33.33＝0.03；C2＝1/40＝0.025。如果用派勒克斯玻璃将次镜厚度做将上述值代入公式，LA变为(0.0521＋0.0007)y2。将计算结果写成两项来表示，即相对值75有效焦距为200in、直径为12.5in的卡塞格林系统中，从主镜出射的边光大约以1.8in离轴量投射于次镜上。令y＝1.8in计算双曲面的LA值为0.1688in，加上折射项0.0023in，总的是0.1711in。如果不在中心(轴上)检验而是在边缘环带检验，刀口与光源相对次镜再移动0.7(y＝1.26in)0.0838in，而且用内反射光检验，而不是直接用环带遮光板的方法。因为光由检测点发散，y本节引自《天空与望远镜，该书作者J.L.理查特(Richter)，1970年1月于洛杉矶。本文制作双曲面时口检验的环带斜率计算法。由于阴影的存在要在预先有记号的环带上测定y值是的，因而使它的应用收到了限制。显然丝或双丝检验找出双叉图样的罗契线是方便的。用这种方法制作了卡28.8置，双丝必须是一个整体，以使计算简化。由于里奇遮光板法中有许多固定的误差，故环带的斜率偏差测量中全部采用了细丝检验。双丝检验比单丝检验的一个优点是所有的一根参考细丝可以检验双叉图样本身的中心线与第二(28－3)中是平方项设计时eee1(100%)，1(100%正)。图28.8 Bell.L.Theescope,McGraw-Hill,NewYork,1922,p.DeVany,A.S.“SphericalAberrationysisbyDoubleWireTesting,”Appl.Opt.,6,1073-1075(1967)DeVany,A.S.Supplementto“SphericalAberrationysisbyDoubleWireTesting,”Appl.Opt.,9,1720-1721(1970)Gaviola,E.“OnthetativeUseoftheFoucaultKnife-EdgeTest,”J.Opt.Soc.Am.,Kent,J.J.Jr.,privatecommunication,Loomis,D.A.Newsletter,OpticalScienceCenter,UniversityofArizona,3,75(1968)Loomis,D.A.,privatecommunication,1971King,J.H.“AQuantativeOpticalTestforescopeMirrors,”J.Opt.Soc,Am.,AprilKing,J.H.“AQuantativeOpticalTestforescopeMirrors,”inAmateurescopeMakingAdvance,BookOne,A.G.Ingalls,Ed.,Sci.Am.,104-108(1948)Selby,H.H.“NotesontheOpticalTestingofAsphericSurface,”inAmateurescopeMaking,BookTwo,A.G.