本文分析了使用樣板檢測大口徑平凸透鏡的弊端，細(xì)述了用刀口儀檢測大直徑凸面透鏡的相關(guān)計(jì)算方法和操作過程，并用實(shí)例加以證明。

　　光學(xué)檢測中刀口儀在對球面光學(xué)元件的檢測一般局限于對凹反射鏡的面形及曲率進(jìn)行檢驗(yàn)，對于凸透鏡的面形檢驗(yàn)一般利用光學(xué)樣板進(jìn)行判定，但光學(xué)零件樣板的最大直徑為130mm，對于直徑在140mm以上的平凸透鏡進(jìn)行檢驗(yàn)有一定局限性降低了檢驗(yàn)精度，如圖1所示。其次用樣板直接接觸元件表面容易對光學(xué)元件表面造成破壞，此時(shí)如果借助于一些大型的光學(xué)檢測儀器，例如 zygo 干涉儀，利用此類大型儀器的優(yōu)勢在于檢測的結(jié)果精密，光學(xué)元件的檢測結(jié)果可以量化，但是由于zygo干涉儀的價(jià)格昂貴，體積較為龐大，且對周圍的檢測環(huán)境要求較高，種種因素大幅提高光學(xué)檢測的成本，在這種情況之下我們提出利用便于攜帶、價(jià)格低廉的刀口儀對凸透鏡反射面面形與元件內(nèi)部材料均勻性進(jìn)行的檢測。本文基于以上幾點(diǎn)對用刀儀對凸透鏡的內(nèi)反射檢驗(yàn)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

　　1 求解加工和檢測初始參數(shù)

　　本文以一個(gè)曲率半徑為 2000mm 直徑為260mm 中心厚度為 10 的平凸透鏡為例，采用K9 材料，用 HeNe 光波段進(jìn)行檢測。檢測圖形如下：3 檢驗(yàn)方法由于內(nèi)反射檢驗(yàn)的檢驗(yàn)光線透過光學(xué)元件內(nèi)部這就存在光學(xué)元件內(nèi)外折率不一的問題，則首先需通過計(jì)算確定刀口儀擺放的位置。用傳統(tǒng)的光學(xué)計(jì)算手段計(jì)算需要較長時(shí)間且數(shù)據(jù)較多刀口儀放置的精確位置不好控制，我們可以直接利用 ZEMAX 進(jìn)行光路模擬，優(yōu)化后直接確定刀口儀的放置。

　　如圖所示光線從刀口儀發(fā)出后通過凸透鏡內(nèi)部折射后又由光學(xué)元件的凸面反射回刀口儀的觀測點(diǎn)。了解了光路走向后，用ZEMAX模擬并優(yōu)化得到計(jì)算結(jié)果。

       計(jì)算結(jié)果清晰顯示刀口儀的光原點(diǎn)既檢驗(yàn)點(diǎn)在距離光學(xué)元件凸面 1313.665454mm 的位置處。經(jīng)過以上的計(jì)算可以掌握刀口儀的對凸透鏡進(jìn)行檢驗(yàn)的一些基本數(shù)據(jù)。利用刀口儀進(jìn)行內(nèi)反射檢驗(yàn)前，首先要確定平凸透鏡的平面面形達(dá)到較高精度否則會對檢驗(yàn)結(jié)果造成干擾。用刀口儀檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)先通過調(diào)焦螺釘和調(diào)節(jié)燈泡的位置把光束調(diào)節(jié)均勻，使從星點(diǎn)孔射出的光束投射在紙屏上成一均勻的圓斑時(shí)，可以確定光束基本調(diào)節(jié)均勻。使用狹縫時(shí)，先把燈絲象調(diào)節(jié)的光欄片，用白紙屏觀察它是否平行于狹縫，并通過轉(zhuǎn)動燈泡使它與狹縫平行，然后把燈絲象調(diào)節(jié)在狹縫處。

　　從燈泡發(fā)出的光線經(jīng)聚光鏡會聚后投射在刀片上，經(jīng)刀片反射后在小孔或狹縫處射出光線，經(jīng)過凸透鏡反射回來，又會聚在刀片的刀口處。在刀口處用肉眼直接觀察可看見一個(gè)有色散光斑，由于色散嚴(yán)重影響觀察效果，此時(shí)在刀口儀前方加一塊單色玻璃(本文中以紅色玻璃為例)，此時(shí)視野里呈現(xiàn)出一塊明暗相間的紅色光斑。