準直透鏡是指能將來自孔徑欄中每一點的光線變成一束平行的準直光柱的儀器。
基本介紹
- 中文名：準直透鏡
- 外文名：Collimating lens
- 屬性：透鏡
- 套用領域：光束傳遞系統
準直透鏡的型式和焦距,準直透鏡口徑,準直透鏡質量要求,
準直透鏡的型式和焦距
透鏡型式取決於像差要求。要求低的，可採用簡單的單片透鏡，如平凸或雙凸透鏡，並允許較大的相對孔徑。要求高的，採用雙膠合透鏡，相對孔徑也適當縮小。在光柵系統中，特別是光柵較粗，間隙較小時，像差對形成莫爾條紋的影響不大，因此可採用單片的平凸透鏡，並使平面朝向燈絲，以減小球差。在大間隙情況下，減小像差特別是色差，可提高條紋對比度，這時宜採用雙片平凸透鏡，並使第一個平面都朝向燈絲，或者使用消像差的雙膠合透鏡。必須指出，與燈絲髮散角相比，透鏡的像差是次要的。
透鏡焦距與允許的最大相對孔徑有關。對於單片平凸透鏡，相對孔徑不宜大於0.8，單片雙凸透鏡不宜大於0.5，雙片平凸透鏡不宜大於1。如在大間隙情況下使用時，上述數值還應適當縮小。通常在允許的
範圍內，大多數採用較短的焦距，這樣做不但使讀數頭的尺寸更緊湊，而且可以較大地提高矽光電池上的照度(照度正比於
)，從而降低照明燈功率的發熱量，使系統更加穩定。但選用短焦距，將增大透鏡像差和燈絲髮散角，並使通光範圍內的照度更不均勻，這是不利的方面。
準直透鏡口徑
燈源發出的光經過準直透鏡之後，變成了平行光，照明光柵副後，由矽光電池或後面的準直透鏡接收。因此要求準直透鏡的口徑達到光線充滿矽光電池的程度，下圖（a）為平行於光柵刻線的剖面，（b）為垂直於光柵刻線的截面，由圖中可得：
聚光鏡光路
於是準直透鏡的通光口徑為：
準直透鏡質量要求
簡單介紹菲佐干涉儀對準直透鏡的質量要求，通常關心的是判定空氣隙厚度的變化。但是光程差不僅是空氣隙厚度的函式，也是光照射角的函式，在特定點上的光程差為
被檢平面缺陷使空氣隙厚度
發生變化，而
則隨光源尺寸和準直透鏡的像差發生變化。
對使用一般光源的菲佐干涉儀來說，最大有效空氣隙厚度為50mm，而且還必須考慮光源尺寸和透鏡的像差。光源尺寸主要影響菲佐條紋的可見度。要得到對比度很好的菲佐條紋，剩餘光程差
應小於
，並且選擇針孔也要滿足這個條件。針孔對整個菲佐條紋區域內的影響是均勻相同的，而準直透鏡的像差對條紋區域的影響卻不一致，所以，必須要考慮透鏡的角像差及其影響。如果透鏡的最大角像差為
，那么
應小於
，其中k是小數，其值取決於儀器要求的精度。因此設k=0.001，那么為
。對一般光源，取t=50mm的最大值，則
這個角像差相當大，在20''量級範圍，因此可以設計合適的透鏡或反射系統來滿足。
