[發明專利]在球面面形干涉檢測中旋轉誤差控制裝置及其方法

無效

• 申請號: 201110106476.X
• 申請日: 2011-04-27
• 公開（公告）號: CN102305596A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 沈亦兵;劉勇;侯溪
• 申請（專利權）人: 浙江大學;中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及光學元件的干涉測量技術領域，尤其涉及一種在球面面形干涉檢測中旋轉誤差控制裝置及其方法。??????????????????????

背景技術

隨著光學成像技術的發展，光學球面面形的檢測精度需求也越來越高。球面干涉檢測技術可以快速實現球面光學元件高精度的檢測，為此球面面形的干涉檢測技術被不斷改進并得到廣泛應用。1973年Jensen提出了一種適合于實時干涉儀的絕對校準方法，既基于菲索干涉系統的三步檢測法：第一步檢測貓眼位置；第二步檢測0度位置；第三步檢測180度位置。該方法可以去除參考鏡的誤差和干涉儀的附加波像差?,?從而提高了被檢面的檢測精度，在這種方法中需要三次獨立的測量，最終得到被檢面面形。該方法有實時性高，精度高等特點一直以來便是球面面形絕對檢測的一種主要方法。在實際檢測中，由于檢測裝置機構的裝調誤差以及加工工藝，很難控制球面面形干涉絕對檢測的旋轉誤差，即相對于0度檢測位置來說，180度檢測位置處的被檢面繞光軸旋轉180度誤差大，影響了球面面形檢測的精度。但隨著球面光學元件的高精度檢測要求的提高，球面面形干涉檢測中旋轉誤差限制了球面高精度檢測的發展，目前尚無合適的在球面面形檢測中控制旋轉誤差的裝置。

發明內容

本發明的目的是針對上述問題，提供一種在球面面形干涉檢測中旋轉誤差控制裝置及其方法。

在球面面形干涉檢測中旋轉誤差控制裝置包括自準直儀和六個自由度運動的被檢面裝置，自準直儀包括光源、會聚透鏡、第一分劃板、半透半反鏡、第二分劃板、目鏡、物鏡；在同一光軸上順次設有目鏡、第二分劃板、半透半反鏡、物鏡、六個自由度運動的被檢面裝置；半透半反鏡上方順次設有第一分劃板、會聚透鏡、光源；六個自由度運動的被檢面裝置包括X軸運動平臺、Z軸運動平臺、Y軸運動平臺、控制二維傾斜平臺、U型旋轉臺、導軌和平行平板；導軌上從下到上依次設有X軸運動平臺、Z軸運動平臺、Y軸運動平臺、控制二維傾斜平臺、U型旋轉臺和平行平板；控制二維傾斜平臺側面設有U型旋轉臺；U型旋轉臺上設有平行平板。

所述的平行平板材料是前后兩面的偏角為????????????????????????????????????????????????的平板玻璃。

在球面面形干涉檢測中旋轉誤差控制方法是：光源的發散光經會聚透鏡成像聚焦于第一分劃板，再經半透半反鏡反射到物鏡產生平行光，入射至平行平板，若平行平板與平行光垂直，反射光沿原路返回，再經物鏡聚焦于第二分劃板，第二分劃板上有刻度，調節平行平板與自準直儀的相對位置，在目鏡后觀察聚焦十字線在第二分劃板中的位置，若被檢面裝置上的旋轉臺的旋轉角度有偏差，入射平行光與平行平板的表面不垂直，在目鏡后觀察到十字線與第二分劃板的中心刻度不重合，接下來，U型旋轉旋轉臺，使用平行平板的另一個表面來反射從自準直儀出射的平行光，直到旋轉至觀察到十字線的中心與第二分劃板的中心重合；六個自由度運動的被檢面裝置實現六維自由度運動，分別是光軸方向的移動z，垂軸方向的移動x，y；繞x軸方向的轉動、繞y軸方向的轉動，繞光軸z方向的轉動，其中z方向的自由度控制被檢面軸向運動，x、y方向的自由度控制被檢面與參考面共光軸，繞x軸方向的轉動、繞y軸方向的轉動的自由度控制被檢面的姿態，繞光軸z方向的轉動的自由度控制180度位置的被檢面相對于0度位置繞光軸自身旋轉180度。

本發明的被檢面裝置能實現被檢面六維自由度運動，在實際檢測中，可大大降低由于被檢面位置誤差和姿態誤差對最終檢測結果的影響。本發明基于可實現六維自由運動的被檢面裝置，在球面檢測中實現高旋轉精度，使得旋轉誤差最小化，提高了測量精度，對于高精度的球面檢測具有應用價值。旋轉控制精度主要取決于旋轉工作臺轉軸精度、自準直儀讀數精度、平行玻璃平鏡前后表面的精度。轉軸精度是由機構中本身旋轉臺決定，本發明使用的自準直儀可實現1’’的讀數精度，由于加工工藝的限制，平行平板前后兩表面不能理想平行，平行平板的加工工藝可以控制到5’’的平行度。

附圖說明?????

圖1為在球面面形干涉檢測中旋轉誤差控制裝置結構示意圖；

圖2為本發明的擁有六個自由度運動的被檢面裝置結構示意圖；

圖中，光源1、會聚透鏡2、第一分劃板3、半透半反鏡4、第二分劃板5、目鏡6、物鏡7、六個自由度運動的被檢面裝置8、X軸運動平臺9、Z軸運動平臺10、Y軸運動平臺11、控制二維傾斜平臺12、U型旋轉臺13、導軌14、平行平板15、自準直儀16。

具體實施方式