Оптический производстенный контроль - Малакара Д.
Скачать (прямая ссылка):
iPnc. 9.21. Решетка Ронки и исследование распределения ее функции когерентности по зер*
калу
244' Рис. 9.22. Устройство для контроля по методу Ронки
Рис. 9.23. Ронкиграммы, полученные с помощью устройства (см. рис. 9.22)
Интересно отметить, что если темные и светлые полосы решетки имеют одинаковую ширину (к0= 1/2), когерентность между двумя точками на волновом фронте, разделенными расстоянием Ax = 2).r/d отсутствует, и поэтому оба волновых фронта первого порядка не интерферируют между собой. При использовании же точечного источника или щели все перекрывающиеся волновыг фронты интерферируют друг с другом.
Нулевая решетка Ронки, описанная в п. 9.2.3, не образует ¦одинакового поперечного сдвига для всех точек волнового фронта, поэтому освещающий волновой фронт должен иметь когерентность между двумя произвольными точками при любом расстоянии между ними. Это становится возможным только при использова-
245' нии точечного источника света, при этом следует помнить, что наиболее удобным осветителем является газовый лазер.
С помощью прибора (рис. 9.22) получены ронкиграммы, которые показаны на рис. 9.23. Следует еще раз подчеркнуть, что форма полос Ронки прямо не связана с формой контролируемой поверхности, а в большей степени определяет функцию поперечной аберрации. Фотографии, приведенные на рис. 9.23, получены с помощью стандартной камеры, сфокусированной на поверхность,, поскольку именно на ней локализованы изучаемые полосы.
При контроле асферической поверхности необходимо иметь каустику с такими поперечными размерами (см. прил. 1), чтобы весь свет попал в глаз наблюдателя или в объектив фотокамеры. На деле же очень часто минимальные размеры поперечного сечения каустики настолько велики (например, при контроле больших астрономических зеркал), что свет не может полностью пройти через зрачок глаза, но может пройти через объектив фотоаппарата.
Другой очень важный практический момент заключается в том,, что свет, проходящий через каждую щель решетки Ронки, интерферирует со светом, проходящим через другие щели, образуя многочисленные изображения зрачка с боковым сдвигом. Это увеличивает погрешность измерений, так как точное совмещение решетки со зрачком затруднено. Точность можно повысить, если вместо решетки Ронки использовать проволоку, смещенную в сторону от оптической оси на точно определенную величину, соизмеримую с периодом решетки.
При правильном и точном использовании метод Ронки является исключительно эффективным способом качественного и количественного определения степени коррекции оптической поверхности или линзы.
9.6. НЕКОТОРЫЕ АНАЛОГИЧНЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ 9.6.1. Концентрическая круговая решетка
Вместо прямоугольной решетки можно также использовать тест-объект с концентрическими окружностями. Эта модификация была впервые изучена Скандоне [87, 88] и впоследствии Мерти и Шумахером [56], чьи исследования представлены ниже. Картины, получаемые с помощью такой решетки, отличаются от классических ронкиграмм. Уравнение для них можно вычислить так же, как выражение (9.3), задавая
fr, dW - \2 . fr, dW -\2 .. , ,rw-Оч
IR — - Хй ) + (Я —--у о J = M р2, (9.68)
где (.Хо, у о)—центр системы концентрических окружностей; Qi — радиус центрального кольца; M — множитель определяемый как
і/г2 для равноудаленных колец;
I п для зональной пластинки Френеля,
246' л— всегда положительный множитель. Если использовать выражение для волнового фронта W при наличии первичных аберрации, то по аналогии с выражением (9.4), получим
{R [4А (х2 -f у2) X + 2Bx -f 2Cx + 2Dx + F\- х()}2 +
+ [R [А А (х- + у^у + В(Зу2 + X2) + 6Cy + 2Dy + Е] - Tj0)2 = M Р?.
(9.69)
Как указывают Мерти и Шумахер, эта формула обычно очень сложна, за исключением нескольких тривиальных случаев. В ра боте [56] приведены некоторые картины, типичные для такого метила контроля. Он, кстати, может быть реализован с использованием только точечного источника света, а не щелп.
9.6.2. Сканирующий метод Ронки
Фактически этот метод принадлежит к группе тестов, описанных в гл. 13. Он был предложен Томпсоном и др. [95] под названием «интерферометр с решеткой на переменном токе» для контроля лазерных волновых фронтов. В своей основе он является динамическим методом Ронки с быстрой обработкой данных на мини-ЭВМ.
Интерференционная картина при этом не является неподвижной, так как решетка равномерно перемещается в своей плоскости в направлении, перпендикулярном к ее щелям. При этом вместо фотографирования неподвижной картины перемещающиеся полосы регистрируют с помощью фотоэлектрического детектора-матрицы из кремниевых диодов или трубки видикона.
Каждый отдельный детектор выдает на выходе электрический периодический сигнал одинаковой частоты, зависящей от скорости перемещения решетки. Относительная фаза сигналов, снимаемых с детектора, зависит от его положения относительно волнового фронта и от аберраций W последнего. Точные измерения фаз позволяют восстановить интерференционную картину, а затем п волновой фронт.
