[發(fā)明專利]一種基于等厚干涉法的中心誤差的測(cè)量裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210404997.8
• 申請(qǐng)日: 2012-10-22
• 公開（公告）號(hào): CN102878956A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬天夢(mèng);李戀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01B11/27
• 分類號(hào): G01B11/27
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種中心誤差的測(cè)量裝置，尤其涉及一種基于等厚干涉法的中心誤差的測(cè)量裝置，屬于光學(xué)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

對(duì)于高精度的光學(xué)系統(tǒng)，中心誤差會(huì)破壞光學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)——旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，使光學(xué)元件的實(shí)際光軸偏離設(shè)計(jì)光軸，破壞了光學(xué)設(shè)計(jì)的像差校正狀態(tài)，從而嚴(yán)重影響光學(xué)系統(tǒng)的分辨力、畸變和對(duì)比度等成像性能。

對(duì)心裝置是用來測(cè)量并校正各光學(xué)元件的中心誤差，目前普遍采用的是自準(zhǔn)直的方法，該方法和裝置見“ZX-3型內(nèi)調(diào)焦對(duì)心器研制工作報(bào)告”，王肇勛，光電工程1984年05期11-24頁。如圖1所示，光源組16通過其中的會(huì)聚鏡將燈泡的光會(huì)聚到帶反射功能的星點(diǎn)板17上；然后出射光束到達(dá)調(diào)焦鏡組19，被調(diào)焦鏡組19內(nèi)調(diào)焦鏡的軸向移動(dòng)改變會(huì)聚和發(fā)散程度后，與放置在精密轉(zhuǎn)軸21上的被測(cè)鏡組20的某個(gè)指定的被測(cè)鏡面的曲率中心接近或重合，此時(shí)出射光束被被測(cè)鏡面原路反射回去；再次通過調(diào)焦鏡組19后，將光束會(huì)聚在帶反射功能的星點(diǎn)板17上，而星點(diǎn)板17與顯微鏡組18的物面重合，則返回的光束將通過星點(diǎn)板17反射后成像在顯微鏡組18的像面處，通過顯微鏡組18可以測(cè)量出由于被測(cè)鏡面存在中心誤差而導(dǎo)致的劃圓量，通過倍率關(guān)系可以求出被測(cè)鏡面的中心誤差。該方法可以完成精度要求在1″～2″左右的透鏡組中所有鏡面的中心誤差測(cè)量和裝配，但并不能進(jìn)行更高精度的測(cè)量和裝配。

Yoder，P.R.Jr，mounting?Optics?in?Optical?Instruments，SPIE?Press?Bellingham，2002中介紹了Carnell等人1974提出過的一種方法，圖2中，將一個(gè)球面測(cè)試樣板23非常靠近的放置在被測(cè)透鏡28的外露表面，激光束29斜向照射在球面測(cè)試樣板23和被測(cè)透鏡28的外露表面上，通過顯微鏡23可以觀察到被測(cè)透鏡28的外露表面和球面測(cè)試樣板23之間的菲涅耳干涉條紋，通過旋轉(zhuǎn)空氣軸承轉(zhuǎn)軸25，可以觀察到由于被測(cè)透鏡28的外露表面的球心與空氣軸承轉(zhuǎn)軸25不重合所造成的中心誤差，進(jìn)而導(dǎo)致的菲涅耳干涉條紋的同心度發(fā)生的變化，如果隨著空氣軸承轉(zhuǎn)軸25的緩慢旋轉(zhuǎn)，而菲涅耳干涉條紋保持靜止不動(dòng)，就可以斷定被測(cè)透鏡28的外露表面的球心與空氣軸承轉(zhuǎn)軸25重合了。其中空氣軸承轉(zhuǎn)軸25通過黃銅卡盤24與夾持著被測(cè)透鏡28的鏡座27連接，真空系統(tǒng)26提供黃銅卡盤24與鏡座27的連接力。該方法的缺點(diǎn)明顯：僅能測(cè)量被測(cè)面，無法測(cè)量透鏡的另一面和透鏡組的其它面。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于等厚干涉法的中心誤差測(cè)量裝置，能夠測(cè)量被測(cè)透鏡的中心誤差，并可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多透鏡組的整組測(cè)量，以及提供比常規(guī)目視顯微測(cè)量更高的精度。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的方案是：提供一種基于等厚干涉法的中心誤差的測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括激光器、會(huì)聚鏡、星點(diǎn)板、分光鏡、參考鏡、接收屏、CCD探測(cè)器、計(jì)算組、調(diào)焦組、折轉(zhuǎn)反射鏡、被測(cè)透鏡、連接工裝和精密轉(zhuǎn)軸，其中：

在激光器的光軸上依次放置會(huì)聚鏡、星點(diǎn)板和分光鏡，星點(diǎn)板位于會(huì)聚鏡的焦點(diǎn)上；激光器發(fā)出的激光束經(jīng)會(huì)聚鏡會(huì)聚后，經(jīng)過星點(diǎn)板的濾波，形成濾波光束，濾波光束到達(dá)分光鏡被分成參考光束和測(cè)量光束。

在參考光束的光軸方向上依次放置參考鏡、接收屏和CCD探測(cè)器；在測(cè)量光束的光軸上依次放置調(diào)焦組、折轉(zhuǎn)反射鏡；在測(cè)量光束經(jīng)過折轉(zhuǎn)反射鏡轉(zhuǎn)折的光軸上依次放置被測(cè)透鏡、連接工裝和精密轉(zhuǎn)軸；其中被測(cè)透鏡通過連接工裝固定在精密轉(zhuǎn)軸上。

上述測(cè)量裝置的連接關(guān)系中，星點(diǎn)板通過分光鏡的反射與參考鏡的曲率中心重合，又通過分光鏡的透射與調(diào)焦組的物面重合；而接收屏則通過分光鏡的透射與參考鏡的曲率中心重合，又通過分光鏡的反射與調(diào)焦組的物面重合；即星點(diǎn)板與接收屏通過分光鏡形成共軛關(guān)系。

當(dāng)參考光束到達(dá)參考鏡后，會(huì)被參考鏡原路反射，通過分光鏡，會(huì)聚在接收屏上。

而測(cè)量光束在經(jīng)過調(diào)焦組的內(nèi)部組件調(diào)焦鏡的軸向移動(dòng)而變換會(huì)聚和發(fā)散程度后，其會(huì)聚點(diǎn)與被測(cè)透鏡中指定的被測(cè)鏡面R的曲率中心接近或重合，則到達(dá)被測(cè)透鏡的測(cè)量光束會(huì)被被測(cè)鏡面R原路反射，再次通過折轉(zhuǎn)反射鏡、調(diào)焦組和分光鏡后，與上述經(jīng)過參考鏡反射的參考光束發(fā)生干涉，然后發(fā)生干涉的參考光束和測(cè)量光束共同會(huì)聚在接收屏。

撤掉接收屏后，等厚干涉條紋被CCD探測(cè)器接收，然后轉(zhuǎn)動(dòng)精密轉(zhuǎn)軸一周，CCD探測(cè)器記錄條紋變化情況；

計(jì)算組通過線路與CCD探測(cè)器連接，通過計(jì)算組對(duì)CCD探測(cè)器記錄條紋變化進(jìn)行計(jì)算，得出被測(cè)鏡面R1的中心誤差。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)：