[發明專利]光學元件旋轉定位夾具及旋轉定位方法

有效

• 申請號: 201110391297.5
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN102519389A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 徐洋;唐鋒;王向朝;王渤帆
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及光學元件檢測，一種用于絕對檢驗中承載測試光學元件的光學元件旋轉定位夾具及旋轉定位方法。

背景技術

以大型空間望遠鏡、激光慣性約束核聚變裝置、極大規模集成電路制造系統為代表的現代光學系統對光學元件的質量有著極高的要求。光學元件的質量往往決定了整個光學系統的性能，因此光學元件檢測技術是構建現代光學系統的基礎。絕對檢驗消除了參考面面形誤差和干涉儀系統誤差的影響，得到被測面面形的絕對值，可以用于標準面形的定標，基本滿足了現代光學制造的高精度面形檢測需求。

在絕對檢驗過程中，需要對被測光學元件進行旋轉，如標準的三平面互檢每測一條直線上的面形數據就需要進行一次旋轉(見在先技術：G.Schulz?etc.，Establishing?an?optical?flatness?standard，Applied?Optics，1976，10(4))，奇偶函數法需要進行45°、90°、180°旋轉(見在先技術：Chiayu?Ai?etc.，Absolute?testing?of?flats?by?using?even?and?odd?functions，Applied?Optics，1993，32(25))，旋轉對稱法(見在先技術：Klaus?R.Freischlad，Absolute?interferometric?testing?based?on?reconstruction?of?rotational?shear，Applied?Optics，2001，40(10))和鏡面對稱法(見在先技術：Ulf?Griesmann，Three-flat?test?solutions?based?on?simple?mirror?symmetry，Applied?Optics，2006，45(10))則需要進行多次旋轉。因此，旋轉臺是絕對檢驗被測光學元件夾具的必要組成部分。

旋轉臺的旋轉偏心誤差是影響絕對檢驗精度的重要因素(見在先技術：徐洋等平面面形絕對檢驗技術測量誤差分析，中國激光，2011，38(10))。采用旋轉偏心小的高精密旋轉臺能夠實現高的絕對檢驗精度，但是也提高了系統成本。高精度旋轉臺一般重量和體積都偏大，致使絕對檢驗夾具機械結構復雜化。

發明內容

本發明針對上述現有技術存在的問題，提供一種光學元件旋轉定位夾具及旋轉定位方法，以消除絕對檢驗過程中被測光學元件的旋轉偏心誤差，提高檢測精度。該夾具具有結構簡單，成本低的優點，解決了目前絕對檢驗方法對高精度旋轉臺的依賴問題。

本發明的技術解決方案如下：

一種用于絕對檢驗的光學元件旋轉定位夾具，其特點在于由旋轉定位標記板、旋轉臺和二維偏心調節臺組成，所述的二維偏心調節臺具有一個供所述的旋轉臺安裝的凹形圓盤和在該凹形圓盤的兩個相互垂直的方向設有兩個調節旋鈕，所述的旋轉臺具有供被測光學元件安裝的筒形槽口，該筒形槽口的邊口具有內螺紋，所述的旋轉定位標記板通過其外螺紋旋入所述的旋轉臺筒形槽口的內螺紋，所述旋轉臺的旋轉軸通過所述旋轉定位標記板的中心。

所述旋轉臺與所述二維偏心調節臺具有相對旋轉的自由度，但在與旋轉軸垂直的平面內無相對二維運動。

所述的旋轉定位標記板由通光區和標記區兩部分組成；所述的通光區是指光能無干擾地通過的區域；所述的標記區具有至少3個旋轉定位標記。

所述的旋轉定位標記是圓形、三角形，或矩形的透光或不透光特征標記；圓形特征標記的圓心位置，三角形特征標記的頂點位置，矩形特征標記的中心位置等特征點位置稱為旋轉定位標記的位置；所有旋轉定位標記的位置都在以旋轉定位標記板的中心為圓心的圓上。

所述的旋轉臺外周與所述的二維偏心調節臺的相鄰位置具有旋轉刻度，用來確定旋轉角度。

利用所述旋轉定位夾具對被測光學元件進行旋轉定位的方法，其特征在于包括下列步驟：

①安裝被測光學元件：

將被測光學元件安裝在所述旋轉臺的筒形槽內，使被測光學元件的被測面朝外，并與所述的旋轉臺的旋轉軸垂直，然后將所述的旋轉定位標記板的外螺紋旋入旋轉臺筒形槽口的內螺紋并壓在所述的被測光學元件上鎖定；

②裝校旋轉定位夾具：

將所述的旋轉定位夾具安裝在絕對檢驗干涉測量系統的出瞳前方，調節所述旋轉定位夾具使被測光學元件的被測面在絕對檢驗干涉測量系統中清晰成像；

③確定原始旋轉定位標記板的中心：