Jakość wykonania

Zwierciadło foliowe jest wklejone w stanie naprężonym w ramkę. Podobną technikę stosuje się przy produkcji optyki adaptywnej, czyli zwierciadeł zmieniających kształt. Tak, to znaczy że tej metody używa się przy produkcji najbardziej zaawansowanych technologicznie zwierciadeł.

----- R E K L A M A -----

OSTATNIE DNI PROMOCJI SIGMA - SPORT

Sigma 70-200/2.8 S DG DN (L-mount)

7589 zł 7089 zł

Sigma 500/5.6 S DG DN OS (Sony E)

13977 zł 12977 zł

Sigma 60-600/4.5-6.3 S DG DN (L-Mount)

10989 zł 9989 zł

Sigma 150-600/5-6.3 S DG DN (Sony E)

6689 zł 5989 zł

Kupujemy używany sprzęt za gotówkę. Raty 20x0%!

To nie oznacza że mamy w aparacie fragment optyki astronomicznej. Rzućmy okiem na płaskość powierzchni.

Zwierciadło położone na interferencyjny test płaskości

Aby dokonać tego testu, najpierw należało ściąć nadmiar folii odstającej na zewnątrz ramki. Powierzchnia płaska na teście wykazuje jednolity odcień jednej barwy albo równoległe, równoodległe proste prążki o stałym okresie. Tutaj widzimy duże (w rozumieniu jakości optycznej) odstępstwo od płaskości. Rozpięta folia powinna ułożyć się bardzo równo, chyba że występują niejednorodności w gęstości, grubości albo ramka nie jest płaska i kołowa. Faktycznie – nie jest. Można by powiedzieć że tak zwichrowane zwierciadło nie nadaje się do zastosowań optycznych, trzeba jednak pamiętać że światło odbite nie służy do obrazowania. Potraktujmy więc ten wynik tylko informacyjnie.

Jeżeli dobrze się przyjrzeć, w świetle z jarzeniówki widać prążki interferencyjne powstające w cienkiej warstwie naniesionej na zwierciadło lub w samej folii. Widać 4 prążki, co oznacza nierówność ok. 1 µm, czyli ok. 3% całkowitej grubości. Jak się okazało w teście transmisji, taka jednorodność jest w zupełności wystarczająca. Na pewno ma jednak niewielki wpływ na rozdzielczość - dochodzi więc efekt, którego w przypadku idealnego układu prezentowanego w poprzednim rozdziale nie rozważaliśmy.

Zwierciadło jest wykonane solidnie, powinno wytrzymać kilka myć, jakość optyczna jest wystarczająca do zastosowań, czyli de facto do działania mechanizmu ustawiającego ostrość. Pamiętajmy jednak, że to nadal jest bardzo cienka folia i łatwo ją zniszczyć przez nieuwagę.

Transmisja

W trakcie testu okazało się że straty na absorpcję w zwierciadle są bardzo małe i można je pominąć. Ilość odbitego światła to zatem R=I-T, gdzie I jest natężeniem światła padającego a T odbitego. Wystarczy więc przedstawić wyniki pomiarów transmisji zwierciadła. Zacznijmy od padania prostopadłego.

Transmisja zwierciadła przy prostopadłym padaniu światła

Widzimy piękny przykład interferencji wielowiązkowej. Dwa zestawy nałożonych prążków oznaczają wyraźną różnicę współczynników załamania bazy i naparowanej warstwy dielektryka. Wbrew pozorom, taki wykres transmisji nie jest czymś, o co należy się martwić. Prążki interferencyjne zmieniają swoje położenie w zależności od kąta padania promieni, zatem do matrycy dociera światło uśrednione, zbliżone do czerwonej krzywej na wykresie. Próbowaliśmy odtworzyć ewentualne efekty związane z takim prążkowaniem, nie udało się.

Widać jednak, że światło po przejściu przez lustro nie ma już neutralnego zabarwienia. Do detektora dociera najwięcej światła czerwonego, potem niebieskiego, a najmniej zielono-żółtego.

Pomiar transmisji został przeprowadzony dla różnych kątów padania, co 5 stopni. Wyniki zaprezentowano w formie surowej oraz po uśrednieniu.

Transmisja zwierciadła w funkcji długości fali dla różnych kątów padania - wartości surowe

Transmisja zwierciadła w funkcji długości fali dla różnych kątów padania - wartości uśrednione

Rozrzut transmisji po spektrum w zakresie 400-700 nm, czyli tam gdzie matryca jest najbardziej czuła, zawiera się w zakresie 5-10%. Im jaśniejszy obiektyw, tym bardziej wynik ostateczny jest uśredniony. Wynika to z tworzenia punktów obrazu przez promienie dobiegające z różnych kierunków, co uśrednia kąty padania na zwierciadło.

Zależność transmisji od kąta padania została wyznaczona w oparciu o transmisję uśrednioną w zakresie 380-780 nm czyli dla całego zakresu widzialnego.

Zależność średniej transmisji od kąta padania

Zwierciadło przepuszcza 70-75% światła w szerokim zakresie kątów. Pociemnienie związane z dużymi kątami padania może występować tylko przy jasnych obiektywach, gdzie i tak nie powinno być zauważalne ze względu na mieszanie dużej ilości promieni biegnących pod różnymi kątami. Efekt uśredni się podobnie jak w przypadku prążków spektralnych. Dla typowych obiektywów różnice w jasności zamkną się w 10%, co producent mógł nawet na stałe zaszyć w elektronice aparatu.

Zaburzenie frontu falowego – pomiar interferometryczny

Wytoczmy duże działa. Pomiary interferometryczne należą do najdokładniejszych. Przy ocenie perturbacji, jaką lustro wprowadza do przechodzącej wiązki światła, wykorzystano interferometr Macha-Zehndera.

Układ pomiarowy: laser HeNe (1), poszerzacz wiązki (2), zwierciadła światłodzielące 50:50 (3) i (5), zwierciadła (4) i (6), ekran (7).

Badane lustro zostało wstawione w tor optyczny między zwierciadłami 5 i 6. Praca w wiązce równoległej eliminuje potrzebę używania układu odwzorowującego, obraz próbki powstaje na ekranie samorzutnie. Druga wiązka opuszczająca interferometr została wykorzystana do rejestracji wyników. Obie wiązki niosą tę samą informację.

Zwierciadło wstawione w bieg wiązki pomiarowej

Do oceny jakości zwierciadła wykorzystano pole jednorodne, czyli interferometr ustawiony tak, by wiązki ze zwierciadeł (4) i (6) dokładnie nałożyły się na siebie. Otrzymane pole nie jest dokładnie jednorodne ze względu na to że elementy układu same nie są idealne. Jednorodne pole jest bardzo czułe na zaburzenia frontu falowego. Poniższa animacja pokazuje reakcję interferometru na wstawienie do układu dłoni.

Widać prądy konwekcyjne unoszącego się cieplejszego powietrza.

Pomiar ilościowy łatwiej przeprowadzić za pomocą jednorodnego pola prążkowego. W tym celu wystarczy pochylić jedno ze zwierciadeł (6) lub (4) w pionie lub poziomie aby uzyskać prążki na wyjściu interferometru. Zwierciadła zostały pochylone o ok. 2 µm, albo 0.00002 cm dla pokazania skali. Lustro było badane zarówno dla pionowych jak i poziomych prążków. Reakcja pola prążkowego na dłoń jest pokazana na kolejnej animacji.

Poniższe obrazy zostały zarejestrowane odpowiednio dla pustego interferometru, zwierciadła wstawionego prawie prostopadle oraz pod kątem 45 stopni. Wstawienie zwierciadła dokładnie prostopadle stworzyłoby poważne problemy, powstałoby wiele nowych zestawów prążków.

Pole jednorodne

Zwierciadło wnosi nieznane przesunięcie fazy. Nie wiemy jaka jest dokładna grubość oraz średni współczynnik załamania. Widzimy za to że wewnątrz obrysu zwierciadła widać tylko 2 prążki. Biorąc pod uwagę kształt prążków pustego interferometru, można wnioskować że zaburzenie frontu falowego przez zwierciadło nie przekracza jednej długości fali.

Pole prążkowe (poziom)

Zmiana wzajemnego położenia i kształtu prążków jest rzędu ¼ długości fali.

Pole prążkowe (pion)

Zmiana wzajemnego położenia i kształtu prążków jest rzędu ½ długości fali.

Zwierciadło wprowadza niewielkie zaburzenie do frontu falowego, rzędu ¼ - ½ długości fali. To może sprawić że obiektyw o dużym świetle przestanie być ograniczony dyfrakcyjnie… Jeżeli wcześniej był. To będzie więc miało znaczenie jeżeli znajdzie się obiektyw jaśniejszy niż f/2.8 o rozdzielczości wyższej niż 200 lp/mm. Ze względu na brak zaburzeń lokalnych (szybkozmiennych), obiektywy f/2.8 i ciemniejsze nie stracą rozdzielczości w zauważalny czy nawet mierzalny sposób.