[發明專利]非球面非零檢測中非零補償鏡精密干涉定位調整裝置及方法

有效

• 申請號: 200910099785.1
• 申請日: 2009-06-15
• 公開（公告）號: CN101592478A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 楊甬英;劉東;田超;卓永模
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G02B27/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及一種非球面非零檢測中非零補償鏡精密干涉定位調整裝置及方法。

背景技術

非球面較球面檢測的難度在于球面具有共心光束特點，而非球面具有非共心光束的特點。當檢測一個球面面形時，平行光束經消球差鏡會聚于其像方焦點處，只需調整被測面球心與焦點共軛，則經球面反射的光束仍會聚于該焦點處，因此檢測時很容易調整消球差物鏡和被測球面之間的距離。非球面檢測中，如一般的二次非球面可以利用二次無像差點法，使消球差鏡的焦點與被檢非球面的焦點共軛，經輔助反射鏡，同樣可以實現檢測中的精確定位，但該方法僅適用于二次非球面。非球面的零位檢測法中零位補償鏡設計的球差必須遵循和被測面法線一樣的隨孔徑而變化的規律，這樣在檢測時只要調整零位補償鏡與被測非球面兩者之間的定位使后續產生的波差最小就實現了零補償。零位補償鏡與被測非球面是一對一檢測，無通用性。所以利用非零位補償器具有更大的通用性，即一個補償器可以檢測滿足條件的某一相對孔徑區域內的非球面。為了實現高精度校正非球面非零位檢測中的原理誤差，可以將被測非球面的參數設為變量，利用光線追跡，以非零位檢測系統的探測器實際檢測得到的波前為目標進行優化，與非球面的理論面形比較，而光線追跡必須利用各光學元件之間的精確的間隔來實現。非零位補償器是一個大球差系統，同樣平行光束經非零位補償器產生非共心光束，其與被測非球面兩者之間間隔的精確定位將直接影響到測量精度。機械定位難于實現高精度，因此非球面與非零補償鏡利用精密干涉定位也是實現高精度檢測的關鍵手段之一。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足提供一種非球面非零檢測中非零補償鏡精密干涉定位調整裝置及方法。

非球面非零檢測中非零補償鏡精密干涉定位調整裝置中的激光器經準直擴束系統產生平行光，經過分光鏡射入由非零補償鏡、消球差補償鏡組成的組合消球差鏡組，通過移動安裝非球面的精密移導系統，使平行光經組合消球差鏡組后的焦點與被測非球面的頂點重合，經頂點后反射的光束與干涉定位參考面干涉形成菲佐干涉條紋，經成像透鏡在探測器上得到干涉條紋。

所述的組合消球差鏡組包括大球差非零補償鏡和一組消球差補償鏡組，消球差補償鏡組是多片透鏡組成。

所述的組合消球差鏡組采用大球差非零補償鏡與消球差補償鏡組組合和分離的機械結構，兩者之間的結構固緊時必須通過定位結構達到所有鏡片的光軸同軸，檢測時兩者之間的結構通過旋開固緊元件而分離。

非球面非零檢測中非零補償鏡精密干涉定位調整方法是：平行光通過組合消球差鏡組的焦點位于被測非球面的頂點時，通過分離移去消球差補償鏡組，根據光學結構參數利用一可達微米量級定位精度的精密導軌，移動被測非球面與非零補償鏡至檢測要求所需的正確位置，通過菲佐型精密干涉定位系統觀察干涉條紋形狀的變化，移動安裝非球面的精密移導系統來判斷調整使組合消球差鏡組的焦點位于被測非球面的頂點，然后可以進行光線追跡和優化迭代非球面的計算工作。

本發明利用一輔助的非零補償鏡與消球差補償鏡組組合形成組合消球差鏡組，將非零補償鏡的非共心光束補償成共心光束并會聚于非球面的頂點處，從而可以利用菲佐干涉方法來確定兩者之間的精確間隔和位置，可以為后續的非零補償檢測非球面提供了一種高精度的干涉定位方法。

附圖說明

圖1是非球面非零檢測中非零補償鏡精密干涉定位調整裝置結構示意圖；

圖2是本發明的非零補償鏡與非球面檢測狀態示意圖；

圖3是非球面非零位檢測技術中非零補償鏡精密干涉定位方法的流程圖；

圖4是非零補償鏡與消球差補償鏡構成的組合系統機構示意圖，兩者之間可分離和固緊示意圖；

圖5是非零補償鏡菲佐型精密干涉定位系統精確定位時的干涉圖；

圖6是非零補償鏡菲佐型精密干涉定位系統定位有偏差時的干涉圖。

具體實施方式

如圖1所示表示了非球面非零位檢測技術中非零補償鏡菲佐型精密干涉定位系統的光路布局。非球面非零檢測中非零補償鏡精密干涉定位調整裝置中的激光器S1經準直擴束系統S2產生平行光，經過分光鏡S3射入由非零補償鏡S4、消球差補償鏡S5組成的組合消球差鏡組，通過移動安裝非球面S6的精密移導系統S11，使平行光經組合消球差鏡組后的焦點與被測非球面S6的頂點重合，經頂點后反射的光束與干涉定位參考面S7干涉形成菲佐干涉條紋，經成像透鏡S8在探測器S9上得到干涉條紋。