刀口陰影法的實質是用刀口在球波面會聚點處切割光束,即可看到具有特定形狀的陰影圖,從而判斷鏡面或波前所存在的面形誤差或波差。 刀口陰影法的特點是設備簡單,靈活方便,非接觸式測量,不受檢驗口徑限制,加輔助鏡和系統可以檢驗多種鏡面和系統,但其只能做定性測量。
1) 在陰影圖中,某區域的移動方向與刀口切割方向相同,則表示刀口所在位置在這一區域的光線交點之前。與刀口所在位置為中心的球面波相比較,這個區域是凸起的。
2) 在陰影圖中,某區域陰影的移動方向與刀口的移動方向相反,則表示刀口所在位置在這一區域光線的交點之后,與刀口所在位置為中心的球面波相比較,這個區域是凹陷的。
3) 在陰影圖中,某區域出現均勻的半暗的陰影,則表示刀口恰好位于這一區域的光線交點處。
以上原則可以用下面的口訣表示:焦前刀影同方向;焦后刀影對面來;焦點陰影一齊暗;左明右暗是高地;右明左暗是低谷。
由于刀口陰影法是完全依靠經驗來給出定性結果或半定量結果,從定性檢驗轉人定量檢驗是技術人員長期追求的目標。
刀口陰影法定量檢驗針對具體的被檢驗的球面鏡如圖1所示:
圖 1 定量刀口陰影法測量裝置
該方法用CCD對陰影圖進行二維掃描,用光強度的灰度等級來計算檢驗結果。在一定程度上實現了刀口檢驗的定量測量,然而此類測量方法受到一定的條件限制,例如機械以及空氣的微小振動都會導致數據無法采集,這對高精度的刀口測量是致命的。
刀口陰影法定量檢驗工作有兩種觀點:一是將定量化工作繼續從實驗探索性推進到儀器化;二是沒有必要花很大代價去營造苛刻的環境追求那個“定量”結果,還應保持其最初簡單、方便之特點。被測件確實需要定量時,可采用其他定量方法解決。