【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于光學元件檢測，具體涉及凸二次非球面面形檢測裝置、檢測方法。
技術介紹
1、與球面相比，非球面在光學領域存在成像質量高，重量輕，可以減少光學元件個數(shù)等優(yōu)點，廣泛應用在高性能光學系統(tǒng)中。隨著光學系統(tǒng)性能的提升，對非球面光學元件面形精度要求越來越高，非球面無法直接使用干涉儀進行直接零位測量，必須借助各類補償器對非球面進行補償，使其變?yōu)榍蛎婊蚱矫娌ㄇ埃c干涉儀內部產(chǎn)生的參考球面或平面波前進行干涉，利用相位解調算法解算獲得的干涉圖，進而獲取非球面的面形誤差。非球面的加工檢驗一直是非球面檢驗領域的一個難點，經(jīng)典的hindle檢驗方法、透射或反射式自準檢驗方法以及計算全息法是現(xiàn)今光學車間常用的凸非球面檢驗方法。
2、simpson等人在檢驗鍺鏡時提出了一種改進的hindle檢驗方法，較好地解決了經(jīng)典的hindle檢驗方法中輔助球面鏡口徑過大導致的裝調以及選材和加工困難等問題，同時，與透射/反射式自準檢驗法和計算全息法相比檢測光路更便于裝調。但是這種改進的hindle檢驗方法需要使用一個與被測鏡口徑相當?shù)膹澰峦哥R，且彎月鏡需要引入一個非球面或者需要添加另一個小透鏡來補償引入的球差，導致引入更多誤差源，檢測精度受到限制。
3、公開號為cn118111355a的中國專利技術專利，公開了一種大口徑高次凸非球面面形檢測方法，根據(jù)待測高次凸非球面的光學參數(shù)合理分配像差，通過hindle?shell補償器和cgh補償器分別補償?shù)碗A像差和高階像差，這種方法需要兩種補償器聯(lián)合使用，增加了光路調整的難度，不利于面形檢測效率的
4、公開號為cn117589082a的中國專利技術專利，公開了用于高精度小口徑小曲率半徑凸非球面面形檢測的補償器，所述補償器整體為沿中心軸線旋轉對稱結構，補償器內沿同一光軸依次排列三個單透鏡組成透鏡組。補償器的口徑必須大于被測凸非球面，只適用于小口徑的凸非球面面形檢測。
5、公開號為cn112097682a的中國專利技術專利，公開了凸透鏡的凸面面形檢測方法、裝置及系統(tǒng)公開了一種針對凸透鏡凸面的面形檢測方法，通過間接獲得凸透鏡的凸面面形信息，在很大程度上簡化了凸透鏡的凸面面形檢測的難度，但是對于能透射的反射凸非球面無法檢測。
技術實現(xiàn)思路
1、為了實現(xiàn)對凸二次非球面高效率高精度面形檢測精度，本專利技術提出了一種凸二次非球面面形檢測裝置、檢測方法。
2、本專利技術解決其技術問題采用的技術方案是：
3、一種凸二次非球面面形檢測裝置，包括光源、光纖、準直鏡、1/2波片、偏振分光鏡、1/4波片、參考鏡、標準鏡、類彎月鏡、像素化偏振器件、圖像采集器；所述光纖、所述準直鏡、所述1/2波片、所述偏振分光鏡、依次設置在所述光源的出射光路上；所述1/4波片、所述類彎月鏡、被測凸二次非球面光學元件設置在所述偏振分光鏡的透射光路上，所述1/4波片、所述參考鏡設置在所述偏振分光鏡的反射光路上，所述像素化偏振器件、所述圖像采集器設置在所述偏振分光鏡另一側的反射光路上；所述光纖的一端與所述光源連接，另一端與所述準直鏡連接，所述光纖的出射端面位于所述準直鏡的焦點位置。所述標準鏡的f數(shù)小于被測凸二次非球面光學元件的f數(shù)，所述1/2波片、所述1/4波片分別垂直光軸方向。
4、上述的凸二次非球面面形檢測裝置，所述光源為光纖激光器，波長為單一波長。
5、上述的凸二次非球面面形檢測裝置，所述光纖為單模光纖。
6、上述的凸二次非球面面形檢測裝置，所述準直鏡的焦距為40mm，出瞳尺寸為10mm，工作波長范圍為0.3μm～1.8μm。
7、上述的凸二次非球面面形檢測裝置，所述類彎月鏡凸面曲率半徑為483.43mm，凹面曲率半徑為432.67mm，中心厚度為50mm，通光口徑為400mm，距離標準鏡焦點2327.5mm。
8、上述的凸二次非球面面形檢測裝置，所述被測凸二次非球面光學元件為口徑320mm，焦比f/1.18的凸雙曲面sic鏡面，距離類彎月鏡100mm。
9、上述的凸二次非球面面形檢測裝置，所述像素化偏振器件以2mm×2mm正方形為單位周期排布，2mm×2mm正方形為相位角相差π/4的線偏振單元。
10、上述的凸二次非球面面形檢測裝置，所述參考鏡面形誤差峰谷(pv)值小于0.1λ(λ＝632.8nm)，面形誤差均方根(rms)值小于0.015λ(λ＝632.8nm)。
11、上述的凸二次非球面面形檢測裝置，還可以包括兩個調整臺，所述調整臺五維可調，一個用于放置類彎月鏡，一個用于放置被測凸二次非球面光學元件。
12、一種凸二次非球面面形檢測方法，包括如下步驟：
13、步驟一，分別將類彎月鏡和被測凸二次非球面光學元件放置在檢測裝置的兩個五維調整臺上。
14、步驟二，開啟檢測裝置，光源產(chǎn)生單一波長的激光光線，調整五維調整臺，使類彎月鏡的光軸與標準鏡出射光的光軸重合，標準鏡焦點距離類彎月鏡凸面中心2327.5mm。
15、步驟三，調整五維調整臺，使被測凸二次非球面光學元件的光軸與類彎月鏡出射光的光軸重合，距離類彎月鏡100mm。
16、步驟四，旋轉1/2波片，使圖像采集器上獲得的干涉條紋清晰，即對比度最佳。
17、步驟五，圖像采集器對干涉條紋進行圖像采集，同時獲得4個相位像差π/4的相移干涉圖i1(x,y)～i4(x,y)，解算出此時相位進一步計算被測凸二次非球面光學元件的面形誤差height(x,y)，計算式如下：
18、
19、式(1)、(2)中，(x，y)為被測凸二次非球面光學元件的坐標，λ為光源的波長。
20、本專利技術的有益效果是：
21、一種凸二次非球面面形檢測裝置，通過加入一個類彎月鏡，實現(xiàn)了凸二次非球面的零位檢測。通過合理計算類彎月鏡兩個面的曲率半徑，利用類彎月鏡兩次透射、一次凹面反射，避免了引入非球面或另一個補償像差元件，簡化了面形檢測裝置。
22、一種凸二次非球面面形檢測方法，僅需調整類彎月鏡與被測凸二次非球面的姿態(tài)，檢測效率高。
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1.一種凸二次非球面面形檢測裝置，其特征在于，包括光源(1)、光纖(2)、準直鏡(3)、1/2波片(4)、偏振分光鏡(5)、1/4波片(6)、參考鏡(7)、標準鏡(8)、類彎月鏡(9)、像素化偏振器件(11)、圖像采集器(12)、五維調整臺；所述光纖(2)、準直鏡(3)、1/2波片(4)、偏振分光鏡(5)依次設置在光源(1)的出射光路上；
2.根據(jù)權利要求1所述面形檢測裝置，其特征在于，所述光源(1)為光纖激光器，波長為單波長，光纖(2)、參考鏡(7)和圖像采集器(12)的工作波長覆蓋光源(1)的波長，準直鏡(3)、1/2波片(4)、偏振分光鏡(5)、1/4波片(6)、標準鏡(8)、像素化偏振器件(11)的工作波長為光源(1)的波長。
3.根據(jù)權利要求1所述面形檢測裝置，其特征在于，所述1/2波片(4)、偏振分光鏡(5)、1/4波片(6)、參考鏡(7)、標準鏡(8)、像素化偏振器件(11)和圖像采集器(12)的通光直徑均大于10mm，標準鏡(8)的F數(shù)小于被測凸二次非球面光學元件(10)的F數(shù)。
4.根據(jù)權利要求1所述面形檢測裝置，其特征在于，
5.根據(jù)權利要求1所述面形檢測裝置，其特征在于，所述光纖(2)為單模光纖，準直鏡(3)的焦距為40mm，出瞳尺寸為10mm，工作波長范圍為0.3μm～1.8μm；
6.根據(jù)權利要求5所述面形檢測裝置，其特征在于，所述光源(1)的波長λ＝632.8nm。
7.一種凸二次非球面面形檢測方法，使用權利要求1至6任一所述面形檢測裝置，其特征在于，包括以下步驟：
8.根據(jù)權利要求7所述面形檢測方法，其特征在于，所述步驟二，進一步包括：
9.根據(jù)權利要求7所述面形檢測方法，其特征在于，所述步驟三，進一步包括：
10.根據(jù)權利要求7所述面形檢測方法，其特征在于，所述步驟五，進一步包括：
...【技術特征摘要】
1.一種凸二次非球面面形檢測裝置，其特征在于，包括光源(1)、光纖(2)、準直鏡(3)、1/2波片(4)、偏振分光鏡(5)、1/4波片(6)、參考鏡(7)、標準鏡(8)、類彎月鏡(9)、像素化偏振器件(11)、圖像采集器(12)、五維調整臺；所述光纖(2)、準直鏡(3)、1/2波片(4)、偏振分光鏡(5)依次設置在光源(1)的出射光路上；
2.根據(jù)權利要求1所述面形檢測裝置，其特征在于，所述光源(1)為光纖激光器，波長為單波長，光纖(2)、參考鏡(7)和圖像采集器(12)的工作波長覆蓋光源(1)的波長，準直鏡(3)、1/2波片(4)、偏振分光鏡(5)、1/4波片(6)、標準鏡(8)、像素化偏振器件(11)的工作波長為光源(1)的波長。
3.根據(jù)權利要求1所述面形檢測裝置，其特征在于，所述1/2波片(4)、偏振分光鏡(5)、1/4波片(6)、參考鏡(7)、標準鏡(8)、像素化偏振器件(11)和圖像采集器(12)的通光直徑均大于10mm，標準鏡(8)的f數(shù)小于被測凸二次非球面光學元件(10)的f數(shù)。
4.根據(jù)權利...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李晶，馬臻，王曉媛，薛勛，丁蛟騰，張東旭，
申請(專利權)人：中國科學院西安光學精密機械研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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