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:




式中:b、h為矽光電池的尺寸(單位mm);A為透鏡到矽光電池的距離(單位mm); 為燈絲髮散角。
於是準直透鏡的通光口徑為:

式中,D為透鏡的通光口徑(單位mm) 。
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 。