測量鏡面精確度---(4) 光柵測試鏡面法

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測量鏡面精確度---(4) 光柵測試鏡面法

文章 Wongsir » 週二 19 12月, 2006 15:56

測量鏡面精確度---(4)

光柵測試鏡面法

測試鏡面,是磨製主鏡的最後步驟。成功與否,試鏡的方法和技術的掌握是個關鍵。很多初磨鏡的朋友往往就在試鏡方面碰上困難,致未能完成一面理想主鏡,甚或半途而廢,十分可惜。筆者綜合了一些資料和心得,現向讀者介面紹一個易掌握,易成功的試鏡方法 ------ 光柵測試法 ( Ronchi test ) 。
光柵法的優點是應用工具簡單、快捷,判斷容易和直接 (這點比較佛科法易掌握)。利用光柵測試法進行鏡面拋物線化更無須測量數據和涉及計算,此外,經驗證明,鏡面在打光球面化過程,應用上光柵法進行測試更收事半功倍效果。以下先來談談光柵法的原理。

光柵試鏡原理

光柵法試鏡時,工具的佈置與佛科法相同,只是用光柵來代替了刀片。測試時光源放置在反射鏡的曲率中心,然後用光柵欄截反射聚焦的光束,眼睛就在光柵後觀察主鏡面出現的光柵影像。
假如主鏡是一面標準球面鏡,這時無論光柵在焦點 F 的前或後,眼睛透過光柵看見鏡面出現一排光暗相間的平行直線,這正是鏡面反映出聚焦光束透過光柵的情況。若前後移動光柵,當離焦點較遠時,看見鏡面出現的平行直線較多,如光柵與焦點較近時,平行線出現少而呈現粗闊,當光柵處於焦點位置時,光柵片上其中一線便成為佛科法的刀片作用,看見佛科圖像 ( 圖一 )。

圖檔


假如主鏡不是球面,而是拋物面,則鏡面出現的影像就不再是一排平行直線,而是對稱彎曲線。理由是拋物面鏡有不同聚焦點 (中央焦距短,外區長),離光柵有遠近分別,鏡面因此反映出不同區影像的疏密差別,呈現出對稱彎曲線影像( 圖二 )。注意,光柵在焦點前及後所成的像是相反方向彎曲的,這正是光柵試鏡時影像的特點。
記著上述的原理,聚焦點離光柵遠的區 ( 鏡面 ),線影像密。聚焦點離光柵近的,線影疏 ( 而且粗闊 )。憑鏡面反映出的圖像,我們便很容易判斷鏡面各個區的焦距長短差別。


試鏡工具

光柵法試鏡所需的工具很簡單,只是一片光柵及一座光源。
1. 光柵
是一種印上排密黑線的膠片 ( 與衍射光柵不同 )。試鏡用的以每毫米 (mm) 有 5 條線的一種最合用。現成的光柵膠片比較難找到,讀者可以自製,方法是用一張白咭紙,在約 12x10 厘米的面積上間上平行直線,書上的黑線寬闊 2 毫米,線與線相距亦為 2 毫米,然後用高反差黑白片 ( 或幻燈片 ) 按 20:1 縮細翻拍。( 如有自製上難題,可與筆者聯絡 )
2. 光源
與佛科法所用的相同。點光源或狹縫光源均可。狹縫光源則較明亮易看,但要注意在測試時,狹縫必須與光柵線平行,否則影像不明確,引致判斷錯誤。光源可使用電池小燈珠,安全方便,設計參考圖三。


圖檔

測試方法

測試時,光柵可以放置在光源的左或右任何一方,兩者要盡量接近,光柵可略後於光源,方便眼睛貼近光柵進行觀察,試鏡用的鏡座與光軸調整等步驟與佛科相同,這裏不再重覆。
找出聚焦點後,將光柵移至焦點位置,應看見光柵膠片上聚焦光點,眼睛貼近聚光點,透過光柵就可以觀察到鏡面出現影像,這時鏡面出現或多或少排列線影,前後移動光柵 ( 保持光柵平面與光軸垂直 ),令鏡面出現 4 至 5 條黑線影,便最適合觀察和作出判斷。
主鏡開始拋光過程半小時後,就可以進行試鏡。假如手法正確(1/3 W打光法)及瀝青模正常,應看見鏡面呈現平行直線影像(表示球面),保持手法,繼續打光。
拋光過程中,最少 15 至 20 分鐘測試鏡面一次。這樣,如有不正常的進展,亦可及時矯正,常見的問題及所呈現的光柵圖像參考表一。
表一:較常見的毛病及光柵像

圖檔


磨低邊--- 光柵法最易察看低邊,線影在外區明顯彎曲。可用短磨程改善,如低邊區很闊,可能是邊區幼磨不足,要重返幼磨。
磨高邊 --- 高邊情況較少見,多由瀝青模過細引致。重做模或試用模在上打光
扁球面 --- 扁球面與拋物面的像是剛剛相反,注意不要出錯。多為磨程短所致,用較長磨程矯正。
雙曲面 --- 影像與拋物面近似,但線影彎曲程度較大。是磨程太長引致,可減短磨程矯正(或模在上拋光)。
山丘 --- 注意鏡中心線影,明顯粗或幼,很易察覺。是瀝青模中心不吻合引致。用熱壓法改善模,再用W法打光。 (如鏡面出現洞,影像與山丘相反)。

圖檔

二重面-----------------------極深雙曲面

上表所列為常見的光柵像,修正較易。有些初用佛科法的同好,因判斷錯誤,致鏡面愈打愈畸形,光柵法很易分析這類鏡面情況(例如左圖)。修正這鏡面很費時間,最佳方法是重返幼磨。二重球面是模不吻合所致,再重新做模時就須特別留意。

鏡面拋物線化

鏡面經過足夠拋光及完成球面後,就要進行拋物線化。由於不同焦比 ( 光圈值 ) 的反射主鏡,中央要打深的程度亦不同,利用光柵法測試拋物面時,我們是直接判斷影像的彎曲程度,表二提供了幾種不同焦比的圖像給作鑑定。要注意,在拋物線化過程中,測試要頻密一些(約 10 分鐘一次),以控制避免矯正過多而成為雙曲面。在這裏再給讀信心,只要鏡面打至符合的圖像,一般可以達到 1/4 波長的鏡面。
最後,再提供讀者一個“標準檢定法”。是將主鏡裝上鏡筒內(副鏡及目鏡座齊全),利用平行光源檢定(一等星或遙遠成點狀燈光),光柵則放置在目鏡座位置(除去目鏡),如鏡面反映出平行直線影像,你的主鏡便是一標準的拋物面鏡,相信讀者都明白這方法的原理(圖四)。

表二:標準拋物面光柵像


圖檔

很多同好都磨製 6 吋 F8 反射鏡,這個焦比值只需要很短時間就能由球打至拋物面,一般約半小時便完成(不計測鏡時間)。所以開始拋物線化後,就須小心控制,要頻測試及細心觀察光柵像,只要線影打至稍微彎曲(見上表的 F8 鑑定圖)便達到拋物面標準。


作者 : 關耀平
原著: 於 1986年 坐井會出版的 坐井集
轉載自黄隆網站之天文儀器製作專攔



diy 手機光栅儀 --- 拍攝光柵像 ---- 黃智浩
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Ronchi Test Simulators
https://stellafane.org/tm/atm/test/ronchigrams.html

Ronchi Test Simulators, Foucault shadow
HTTP://vega.inp.nsk.su/~inest/RonchiTest/
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