[發(fā)明專利]軸錐鏡面形的測量裝置和測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210431104.9
• 申請日: 2012-11-01
• 公開（公告）號: CN102901463A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁喬;曾愛軍;張善華;黃惠杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)檢測，特別是一種軸錐鏡面形的測量裝置和測量方法。

技術(shù)背景

軸錐鏡是一個(gè)焦線沿光軸方向的旋轉(zhuǎn)對稱光學(xué)元件，由于它的長焦深以及窄的橫向?qū)挾鹊奶匦裕粡V泛應(yīng)用于激光束整形、激光鉆孔技術(shù)、光學(xué)檢測、激光諧振器等方面，這就對軸錐鏡的面形精度提出了嚴(yán)格的要求，所以需要一個(gè)精確的方法對其面形進(jìn)行測量。

在先技術(shù)[1](David?Kupka,Philip?Schlup,and?Randy?A.Bartels,“Self-referencedinterferometry?for?the?characterization?of?axicon?lens?quality”,Appl.Opt.47(9):1200-1205(2008).)用于軸錐鏡特性測量的一個(gè)簡單的干涉儀。通過被測軸錐鏡的光波與共線的參考光波發(fā)生干涉，利用產(chǎn)生的柱形對稱自參考干涉圖案獲得被測軸錐鏡面形的畸變。此方法需要利用反射鏡的旋轉(zhuǎn)來調(diào)整參考光束相對于測量光束的傾斜，使它們發(fā)生干涉，從中解出軸錐鏡的面形信息，同時(shí)該方法只能測大錐角軸錐鏡的面形。

在先技術(shù)[2](Jun?Ma,Christof?Pruss,Matthias,et?al.“Axicon?metrology?using?highline?density?computer-generated?Holograms”,Proc.SPIE.8082,1-11(2011).)借助于干涉儀的零位測試，利用一個(gè)零位光學(xué)元件——計(jì)算全息圖對錐形鏡的錐角和面形誤差給出高精度的系統(tǒng)評估。此方法首先需要對干涉儀進(jìn)行校準(zhǔn)，其次需要把待測錐形鏡進(jìn)行軸向移動以及圓周旋轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種軸錐鏡面形的測量裝置和測量方法。該裝置和方法具有結(jié)構(gòu)簡單，易于測量等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種軸錐鏡面形的測量裝置，其特點(diǎn)在于該裝置由移相干涉儀、平面標(biāo)準(zhǔn)鏡、聚焦透鏡和平面反射鏡組成，其位置關(guān)系是：沿所述的移相干涉儀出射光束前進(jìn)方向依次是所述的平面標(biāo)準(zhǔn)鏡、聚焦透鏡和平面反射鏡，在所述的平面標(biāo)準(zhǔn)鏡和聚焦透鏡之間設(shè)置待測軸錐鏡的插口。

利用上述軸錐鏡面形的測量裝置進(jìn)行軸錐鏡面形的測量方法，其特點(diǎn)在于該方法包括如下步驟：

①在移相干涉儀輸出的平行光束方向的平面標(biāo)準(zhǔn)鏡和聚焦透鏡之間的待測軸錐鏡的插口置入待測軸錐鏡，所述的待測軸錐鏡的錐面朝向移相干涉儀的出光方向；

②調(diào)整光路：所述的移相干涉儀出射的平行光束經(jīng)所述的平面標(biāo)準(zhǔn)鏡形成平行的測量光束，經(jīng)所述的平面標(biāo)準(zhǔn)鏡返回的光束形成參考光束；調(diào)整所述的平面標(biāo)準(zhǔn)鏡的平行平面與所述的平行光束垂直；調(diào)整所述的待測軸錐鏡的平面與測量光束垂直，同時(shí)保證所述的軸錐鏡的中軸與移相干涉儀出射光束的中軸重合；調(diào)整所述的聚焦透鏡與測量光束垂直，同時(shí)保證所述的聚焦透鏡的光軸與移相干涉儀出射光束的中軸重合；調(diào)整所述的平面反射鏡的平面與光軸垂直；

③所述的測量光束透過所述的軸錐鏡入射到所述的聚焦透鏡，經(jīng)所述的聚焦透鏡使光束會聚到所述的平面反射鏡上，然后經(jīng)所述的平面反射鏡反射返回，該返回的測量光束與平面標(biāo)準(zhǔn)鏡返回的參考光束產(chǎn)生干涉；

④調(diào)整所述的聚焦透鏡與待測軸錐鏡之間的距離獲得完整清晰的干涉條紋，利用所述的移相干涉儀檢測干涉條紋，即得到所述的軸錐鏡的面形信息。

所述的待測軸錐鏡為凸面軸錐鏡或凹面軸錐鏡。

與在先技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果如下：

1.本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)任意錐角的軸錐鏡的面形檢測；

2.本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單和測量方法操作方便。

附圖說明

圖1本發(fā)明軸錐鏡面形檢測裝置測量凸面軸錐鏡的原理圖

圖2為本發(fā)明軸錐鏡面形檢測裝置測量凸面軸錐鏡的光路圖

圖3為本發(fā)明軸錐鏡面形檢測裝置測量凹面軸錐鏡的原理圖

圖4為本發(fā)明軸錐鏡面形檢測裝置測量凹面軸錐鏡的光路圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

先請參閱圖1和圖3，由圖可見，本發(fā)明軸錐鏡面形檢測裝置，該裝置由移相干涉儀1、平面標(biāo)準(zhǔn)鏡2、聚焦透鏡4和平面反射鏡5組成，其位置關(guān)系是：沿所述的移相干涉儀1出射光束前進(jìn)方向上，依次是所述的平面標(biāo)準(zhǔn)鏡2、聚焦透鏡4和平面反射鏡5。在所述的平面標(biāo)準(zhǔn)鏡2和聚焦透鏡4之間設(shè)置待測軸錐鏡3的插口。

利用所述的軸錐鏡面形測量裝置進(jìn)行軸錐鏡面形的測量方法，包括如下步驟：