一種淺度非球面動(dòng)態(tài)干涉檢測(cè)裝置的制造方法
【專利摘要】一種淺度非球面動(dòng)態(tài)干涉檢測(cè)裝置，涉及非球面干涉檢測(cè)。該測(cè)量裝置由數(shù)字相移干涉儀和泰曼?格林干涉光路組成，數(shù)字相移干涉儀提供光源和成像系統(tǒng)。數(shù)字相移干涉儀發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)平面波經(jīng)過(guò)分光鏡分為測(cè)試光和參考光兩路光。測(cè)試光經(jīng)過(guò)零位補(bǔ)償透鏡入射到被測(cè)非球面鏡，再經(jīng)非球面鏡反射回到分光鏡。參考光經(jīng)過(guò)第二個(gè)零位補(bǔ)償透鏡入射到液晶空間光調(diào)制器，液晶空間光調(diào)制器作為計(jì)算全息的載體通過(guò)編程控制，可實(shí)時(shí)調(diào)制入射光波并將其反射回到分光鏡。在分光鏡處測(cè)試光和參考光干涉形成干涉條紋。數(shù)字相移干涉儀接收干涉條紋，通過(guò)分析軟件解出被測(cè)非球面鏡的面形誤差。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝調(diào)方便，能夠?qū)崿F(xiàn)淺度非球面反射鏡的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量。
【專利說(shuō)明】
一種淺度非球面動(dòng)態(tài)干涉檢測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種計(jì)算全息非球面檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]非球面光學(xué)元件相對(duì)于球面光學(xué)元件有著較大優(yōu)勢(shì)，因此被廣泛應(yīng)用在光學(xué)系統(tǒng)當(dāng)中。目前非球面的加工技術(shù)日趨成熟，但是非球面的檢測(cè)技術(shù)還存在著一些問(wèn)題。目前應(yīng)用最廣泛的非球面檢測(cè)方法是計(jì)算全息法。該方法的特點(diǎn)是不需要非球面實(shí)體的存在，利用計(jì)算機(jī)制作計(jì)算全息圖，通過(guò)光刻或腐蝕技術(shù)將全息圖制作成計(jì)算全息片，計(jì)算全息片可以作為補(bǔ)償片實(shí)現(xiàn)對(duì)非球面的全息干涉測(cè)量。但是該方法的缺點(diǎn)是，針對(duì)每一個(gè)被測(cè)非球面需要制作唯一的計(jì)算全息片與之相匹配，全息片的制作需要專業(yè)設(shè)備，加工周期長(zhǎng)、成本高，增加了非球面測(cè)量難度和測(cè)量周期。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)以上計(jì)算全息法測(cè)量非球面存在的問(wèn)題，提出一種淺度非球面動(dòng)態(tài)干涉檢測(cè)
目.ο
[0004]—種淺度非球面動(dòng)態(tài)干涉檢測(cè)裝置，其特征是:它包括數(shù)字相移干涉儀(I)、標(biāo)準(zhǔn)平面參考鏡(2)、光闌(3)、分光鏡(4)、零位補(bǔ)償透鏡(5)、零位補(bǔ)償透鏡(6)、偏振片(7)、液晶空間光調(diào)制器(8)、被測(cè)非球面鏡(9)和計(jì)算機(jī)(10);
[0005]數(shù)字相移干涉儀(I)發(fā)出的氦氖激光入射至標(biāo)準(zhǔn)平面參考鏡(2)，經(jīng)所述標(biāo)準(zhǔn)平面參考鏡(2)透射后經(jīng)過(guò)光闌(3)，然后入射至分光鏡(4)，經(jīng)所述分光鏡(4)分成一號(hào)透射光和一號(hào)反射光；
[0006]所述一號(hào)透射光入射至零位補(bǔ)償透鏡(5)，經(jīng)所述零位補(bǔ)償透鏡(5)透射后入射至被測(cè)非球面鏡(9)，經(jīng)被測(cè)非球面鏡(9)反射產(chǎn)生測(cè)試光，所述測(cè)試光經(jīng)零位補(bǔ)償透鏡(5)透射后返回至分光鏡(4);
[0007]所述一號(hào)反射光入射至零位補(bǔ)償透鏡(6)，經(jīng)所述零位補(bǔ)償透鏡(6)透射后入射至偏振片(7)，經(jīng)所述偏振片(7)透射后入射至液晶空間光調(diào)制器(8)，經(jīng)過(guò)液晶空間光調(diào)制器
[8]的相位調(diào)制并反射后獲得參考光，所述參考光經(jīng)過(guò)所述偏振片(7)和零位補(bǔ)償透鏡(6)透射后返回至分光鏡(4);
[0008]所述參考光與測(cè)試光干涉形成干涉光，所述干涉光經(jīng)過(guò)光闌(3)和標(biāo)準(zhǔn)平面參考鏡(2)透射后，入射到數(shù)字相移干涉儀(I)的成像系統(tǒng)。
[0009]—種淺度非球面動(dòng)態(tài)干涉檢測(cè)裝置，其特征還在于它還包括計(jì)算機(jī)(10)，所述計(jì)算機(jī)(10)的一號(hào)數(shù)據(jù)輸入和輸出端與液晶空間光調(diào)制器(8)的數(shù)據(jù)輸出和輸入端連接，所述計(jì)算機(jī)(10)的二號(hào)數(shù)據(jù)輸入和輸出端與數(shù)字相移干涉儀(I)的數(shù)據(jù)輸出和輸入端連接。
[0010]所述一種淺度非球面動(dòng)態(tài)干涉檢測(cè)裝置，液晶空間光調(diào)制器(6)是電尋址反射式純相位液晶空間光調(diào)制器;零位補(bǔ)償透鏡(5)的像方焦點(diǎn)與被測(cè)非球面(9)的頂點(diǎn)曲率中心重合;標(biāo)準(zhǔn)平面參考鏡(2)與豎直方向之間的夾角為2度至3度。零位補(bǔ)償透鏡(5)和零位補(bǔ)償透鏡(6 )是相同的透鏡。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果有:
[0012]1、采用反射式純相位液晶空間光調(diào)制器，其像元尺寸小、分辨率高、衍射效率高。用該器件作為計(jì)算全息圖的載體，與透射式液晶空間光調(diào)制器相比提高了像素分辨率和出射光的衍射效率;液晶空間光調(diào)制器可實(shí)時(shí)編程控制，實(shí)時(shí)更新計(jì)算全息圖，計(jì)算全息圖通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件編程，可實(shí)現(xiàn)編碼、加載和控制的實(shí)時(shí)操作，克服了現(xiàn)有計(jì)算全息片的制作需要較長(zhǎng)加工周期的缺點(diǎn)，有助于實(shí)現(xiàn)非球面的動(dòng)態(tài)檢測(cè)；
[0013]2、直接利用數(shù)字相移干涉儀的光源和成像系統(tǒng)，減少了測(cè)試光路光學(xué)元件數(shù)量，簡(jiǎn)化了光路結(jié)構(gòu)。利用數(shù)字相移干涉儀的分析軟件分析干涉圖，無(wú)需自行編寫(xiě)分析程序，降低了測(cè)量難度和數(shù)據(jù)處理難度。
【附圖說(shuō)明】
[0014]附圖1:一種淺度非球面動(dòng)態(tài)干涉檢測(cè)裝置示意圖；
[0015]附圖2:ZEMAX追跡的測(cè)試臂光路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]【具體實(shí)施方式】一、結(jié)合圖1說(shuō)明本【具體實(shí)施方式】，一種淺度非球面動(dòng)態(tài)干涉檢測(cè)裝置，其特征是:它包括數(shù)字相移干涉儀(I)、標(biāo)準(zhǔn)平面參考鏡(2)、光闌(3)、分光鏡(4)、零位補(bǔ)償透鏡(5)、零位補(bǔ)償透鏡(6)、偏振片(7)、液晶空間光調(diào)制器(8)、被測(cè)非球面鏡(9)和計(jì)算機(jī)(10);
[0017]數(shù)字相移干涉儀(I)發(fā)出的氦氖激光入射至標(biāo)準(zhǔn)平面參考鏡(2)，經(jīng)所述標(biāo)準(zhǔn)平面參考鏡(2)透射后經(jīng)過(guò)光闌(3)，然后入射至分光鏡(4)，經(jīng)所述分光鏡(4)分成一號(hào)透射光和一號(hào)反射光；
[0018]所述一號(hào)透射光入射至零位補(bǔ)償透鏡(5)，經(jīng)所述零位補(bǔ)償透鏡(5)透射后入射至被測(cè)非球面鏡(9)，經(jīng)被測(cè)非球面鏡(9)反射產(chǎn)生測(cè)試光，所述測(cè)試光經(jīng)零位補(bǔ)償透鏡(5)透射后返回至分光鏡(4);
[0019]所述一號(hào)反射光入射至零位補(bǔ)償透鏡(6)，經(jīng)所述零位補(bǔ)償透鏡(6)透射后入射至偏振片(7)，經(jīng)所述偏振片(7)透射后入射至液晶空間光調(diào)制器(8)，經(jīng)過(guò)液晶空間光調(diào)制器
(8)的相位調(diào)制并反射后獲得參考光，所述參考光經(jīng)過(guò)所述偏振片(7)和零位補(bǔ)償透鏡(6)透射后返回至分光鏡(4);
[0020]所述參考光與測(cè)試光干涉形成干涉光，所述干涉光經(jīng)過(guò)光闌(3)和標(biāo)準(zhǔn)平面參考鏡(2)透射后，入射到數(shù)字相移干涉儀(I)的成像系統(tǒng)。
[0021 ] 一種淺度非球面動(dòng)態(tài)干涉檢測(cè)裝置，其特征還在于它還包括計(jì)算機(jī)(10)，所述計(jì)算機(jī)(10)的一號(hào)數(shù)據(jù)輸入和輸出端與液晶空間光調(diào)制器(8)的數(shù)據(jù)輸出和輸入端連接，所述計(jì)算機(jī)(10)的二號(hào)數(shù)據(jù)輸入和輸出端與數(shù)字相移干涉儀(I)的數(shù)據(jù)輸出和輸入端連接。
[0022]【具體實(shí)施方式】二、【具體實(shí)施方式】二所述的一種淺度非球面動(dòng)態(tài)干涉檢測(cè)裝置，其特征在于液晶空間光調(diào)制器(8)是電尋址反射式純相位液晶空間光調(diào)制器。
[0023]【具體實(shí)施方式】三、【具體實(shí)施方式】三所述的一種淺度非球面動(dòng)態(tài)干涉檢測(cè)裝置，其特征在于零位補(bǔ)償透鏡(5)的像方焦點(diǎn)與被測(cè)非球面(9)的頂點(diǎn)曲率中心重合。
[0024]【具體實(shí)施方式】四、【具體實(shí)施方式】四所述的一種淺度非球面動(dòng)態(tài)干涉檢測(cè)裝置，其特征在于標(biāo)準(zhǔn)平面參考鏡(2)與豎直方向之間的夾角為2度至3度。
[0025]【具體實(shí)施方式】五、【具體實(shí)施方式】五所述的一種淺度非球面動(dòng)態(tài)干涉檢測(cè)裝置，其特征在于零位補(bǔ)償透鏡(5)和零位補(bǔ)償透鏡(6)是相同的透鏡。
[0026]工作原理:標(biāo)準(zhǔn)平面參考鏡(2)被調(diào)節(jié)傾斜2度至3度的角度，使得由標(biāo)準(zhǔn)平面參考鏡(2)反射的光波無(wú)法被數(shù)字相移干涉儀(I)的成像系統(tǒng)所接收。零位補(bǔ)償透鏡(5)的像方焦點(diǎn)與被測(cè)非球面鏡(9)的頂點(diǎn)曲率中心重合。分光鏡(4)將入射光分成一號(hào)透射光和一號(hào)反射光，其中一號(hào)透射光入射至零位補(bǔ)償透鏡(6)，經(jīng)所述零位補(bǔ)償透鏡(6)透射后，經(jīng)過(guò)偏振片(7)入射到液晶空間光調(diào)制器(8)，經(jīng)過(guò)液晶空間光調(diào)制器(8)相位調(diào)制并反射后作為參考光;一號(hào)反射光經(jīng)過(guò)零位補(bǔ)償透鏡(5)入射到被測(cè)非球面鏡(9)，經(jīng)被測(cè)非球面鏡(9)反射后作為測(cè)試光。
[0027]加載到液晶空間光調(diào)制器(8)上的計(jì)算全息圖是利用ZEMAX軟件對(duì)測(cè)試臂進(jìn)行如圖2所示的光線追跡得到的，對(duì)追跡得到的波像差進(jìn)行編碼，得到計(jì)算全息圖。由ZEMAX軟件對(duì)測(cè)試臂進(jìn)行光線追跡，可得到一號(hào)透射光經(jīng)入射到被測(cè)非球面(9)前、后波像差的變化量，將此變化量用Zernike多項(xiàng)式進(jìn)行擬合，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)(10)進(jìn)行計(jì)算全息編碼得到計(jì)算全息圖。測(cè)試光和參考光在分光鏡(4)處干涉，干涉條紋由數(shù)字相移干涉儀(I)內(nèi)部的成像系統(tǒng)接收。由于零位補(bǔ)償透鏡(5)和零位補(bǔ)償透鏡(6)是相同的透鏡，所以成像系統(tǒng)探測(cè)到的干涉圖包含有非球面的面型誤差信息。應(yīng)用數(shù)字相移干涉儀的干涉圖分析軟件，可快速分析出非球面的面型誤差。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種淺度非球面動(dòng)態(tài)干涉檢測(cè)裝置，其特征是:它包括數(shù)字相移干涉儀(I)、標(biāo)準(zhǔn)平面參考鏡(2)、光闌(3)、分光鏡(4)、零位補(bǔ)償透鏡(5)、零位補(bǔ)償透鏡(6)、偏振片(7)、液晶空間光調(diào)制器(8)、被測(cè)非球面鏡(9)和計(jì)算機(jī)(10); 數(shù)字相移干涉儀(I)發(fā)出的氦氖激光入射至標(biāo)準(zhǔn)平面參考鏡(2)，經(jīng)所述標(biāo)準(zhǔn)平面參考鏡(2)透射后經(jīng)過(guò)光闌(3)，然后入射至分光鏡(4)，經(jīng)所述分光鏡(4)分成一號(hào)透射光和一號(hào)反射光； 所述一號(hào)透射光入射至零位補(bǔ)償透鏡(5)，經(jīng)所述零位補(bǔ)償透鏡(5)透射后入射至被測(cè)非球面鏡(9)，經(jīng)被測(cè)非球面鏡(9)反射產(chǎn)生測(cè)試光，所述測(cè)試光經(jīng)零位補(bǔ)償透鏡(5)透射后返回至分光鏡(4); 所述一號(hào)反射光入射至零位補(bǔ)償透鏡(6)，經(jīng)所述零位補(bǔ)償透鏡(6)透射后入射至偏振片(7)，經(jīng)所述偏振片(7)透射后入射至液晶空間光調(diào)制器(8)，經(jīng)過(guò)液晶空間光調(diào)制器(8)的相位調(diào)制并反射后獲得參考光，所述參考光經(jīng)過(guò)所述偏振片(7)和零位補(bǔ)償透鏡(6)透射后返回至分光鏡(4); 所述參考光與測(cè)試光干涉形成干涉光，所述干涉光經(jīng)過(guò)光闌(3)和標(biāo)準(zhǔn)平面參考鏡(2)透射后，入射到數(shù)字相移干涉儀(I)的成像系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種淺度非球面動(dòng)態(tài)干涉檢測(cè)裝置，其特征在于它還包括計(jì)算機(jī)(10)，所述計(jì)算機(jī)(10)的一號(hào)數(shù)據(jù)輸入和輸出端與液晶空間光調(diào)制器(8)的數(shù)據(jù)輸出和輸入端連接，所述計(jì)算機(jī)(10)的二號(hào)數(shù)據(jù)輸入和輸出端與數(shù)字相移干涉儀(I)的數(shù)據(jù)輸出和輸入端連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種淺度非球面動(dòng)態(tài)干涉檢測(cè)裝置，其特征在于零位補(bǔ)償透鏡(5)和零位補(bǔ)償透鏡(6)是相同的透鏡。
【文檔編號(hào)】G01B9/023GK205482829SQ201620205540
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月17日
【發(fā)明人】張洪鑫, 王明珠, 周昊
【申請(qǐng)人】哈爾濱理工大學(xué)