Контроль качества объектива на интерферометре ИКД-110

Санкт-Петербургский Государственный Университет Информационных технологий, механики и оптики

____________________________________________________________________

Кафедра прикладной и компьютерной оптики

Лабораторная работа №5

«Контроль качества объектива на интерферометре ИКД-110»

Санкт-Петербург

2006 г.

Цель работы:

Изучение метода контроля волновой аберрации оптической системы типа «фотообъектив» на интерферометре ИКД – 110.

Получение интерференционной картиной, возникшей между эталонным плоским волновым фронтом и волновым фронтом, дважды прошедшим через испытуемый объектив, и запись ее в компьютер. Программная часть комплекса ИКД-110 позволяет получить функцию деформации волнового фронта, прошедшего через объектив, в виде коэффициентов Цернике, а также вычислить по волновой аберрации такие характеристики, как ЧКХ и фун-ию концентрации энергии (ФКЭ). По этим характеристикам также оценивается качество изображение объектива.

Порядок выполнения работы:

Необходимо настроить схему контроля объектива, зарегистрировать и обработать интерферограмму, получить описание волновой аберрации объектива, ЧКХ и ФКЭ.

Чтобы настроить схемы контроля следует:

1.      Установить плоскую эталонную насадку  в байонетную оправу на вых. окне интерферометра. Привести интерф.в режим настройки (наж. кнопку Настройка) на пульте дистанционного управления. Совместить автоколлимационное изображение от эталонной поверхности с меткой на экране видео манитора с помощью вращения настроечных винтов оправы.

2.        Установить в стойку заклона самоцентрирующуюся оправу. В эту оправу поместить пластину с плоской поверхностью. Поместить стойку заклона  на минимальном расстоянии от эталона, рабочая поверхность пластины должна быть направлена  к интерферометру. Небольшими перемещениями стойки заклона и вращением ее настроечных винтов добиться появления автоколлимационного изображения от поверхности пластины, обращенной к интерферометру, на экране совместить его с автоколлимационным изображением от эталонном поверхности (т.о торцы кулачков самоцентр.оправы устанавливаются препенд. падающ. пучку.)

3.      Не сдвигая стойку, заменить пластину с плоской поверхностью на контролируемый объектив. Установить металлический экран в фокусе испытуемого объектива, для чего наблюдать на экране пятно, в которое собирается сфокусированный объективом пучок. Перемещая экран вдоль оптической оси интерферометра добиться наименьшего размера пятна.

4.      Уст. сферическое зеркало в стойку, имеющую продольную и поперечные подвижки. Поместить стойку с зеркалом за экраном, рабочей поверхностью зеркала к интерферометру на расстоянии примерно равном радиусу кривизны поверхности зеркала.  Перемещая стойку зеркала, добиться появления на металлическом экране пятна в котором собирается отраженный от зеркала пучок. Добиться наименьшего диаметра пятна и совместить его с пятном, получаемым от объектива. После этого убрать металлический экран. Выполнить совмещение точнее, для чего вращением настроечных винтов стойки с зеркалом совместить на экране видеомонитора автоколлимационное изображение от поверхности зеркала с автоколлимационным изображением от рабоч.пов-ти.

5.      Перевести интерферометр в режим измерения (наж. на пульте Измерение). На экране видеомонитора будет изображаться интерференционная картина. Включить светодиод Фильтр пульта. Кнопками Увеличение пульта установить максимальный размер интерференционной картины на видеомониторе, при котором интерферограмма полностью помещается на экране. Пользуясь подвижками стойки с зеркалом вывести интерференционную картину на 10-15 полос в след. последовательности:

2        получить картину из интерфер. колец;

2        фокусировать объектив, используя продольную подвижку стойки с зеркалом до получения минимального числа колец;

2        ввести наклон, используя настроечные винты наклона стойки зеркала, до получения требуемого количества полос.

Для регистрации интерферограммы:

6.      Запустить на компьютере программу Zebra Master. С помощью  интерфейса  TWAIN зарегистрировать интерферограмму, затем зарегистрировать распределение освещенности с использованием TWAIN-источника.

С помощью элементов управления, рассоложенной на окне TWAIN, установить параметры рабочей камеры – электронный затвор, который установить 1/2000 и коэффициент усиления, при этом уменьшить его. После отрегулировать яркость интерференционной картины так, чтобы не было  засветки интерферограммы.

7.      Для регистрации фонового распределения освещенности  ввести между эталонной и контролируемой поверхностями лист бумаги, не касаясь элементов контроля.

8.      Зарегистрировать интерферограмму. В программе Zebra с зарегистрированной интерферограммой установить кратность схемы контроля (она равна 2) и положение вершины оптического клина.

Для обработки интерферограммы:

9.      Далее в программе Zebra продолжить обработку интерферограммы, нажав кнопку Next пройти все этапы интерференционной картины и вносить при необходимости ручные корректировки:

2        на этапе фильтрации рекомендуемы размер апертуры порядка 3-5;

2        на этапе выбора способа расстановки точек – по минимуму;

2        при выборе порядка базиса аппроксимации – 7 порядок (выписать кол-во точек аппроксимации);

2        на этапе анализа исключить из анализа: смещение, наклон, расфокусировка.

Сохранить результаты.

Для вычисления ЧКХ и ФКЭ используется программа Zebra Imager.

10.  Запустить программу. В программной вкладке Оптическая система заполнить: тип предмета – дальний; тип изображения – ближний; значение передней и задней  апертур  контролируемого объектива. указать длину волны лазера интерферометра, которая равна 632,8нм.

11.   В вкладке Аберрации не отмечать коэффициенты смещения, наклона и расфокусировки. Также в вкладке Масштабирование задать масштаб – 0,5.

12.  В программе выбрать вкладку ФКЭ, после чего зарисовать график функции концентрации энергии контролируемого объектива. А также выбрав вкладку МПФ – зарисовать топограмму ЧКХ контролируемого объектива и ее центральные сечения. После завершения этих процедур для получения параметров идеального (безаберрационного) объектива повторить вышеуказанный пункт.

1-     выходное окно интерферометра;

2-     плоский эталон;

3-     испытуемый объектив;

4-     экран в идее металлической сетки, служащий для настройки  схемы;

5-     дополнительное сферическое зеркало.

интерференционная картина возникает между волновым фронтом, отраженным от рабочей поверхности эталона, и волновым фронтом, прошедшим через объектив, отраженный от дополнительного эталонного сферического зеркала и еще раз прошедшим через испытуемый объектив в обратном направлении. Т.О. кратность прохождений испытуемого волнового фронта через объектив равна 2.