[實(shí)用新型]一種錐鏡檢測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220583873.6
• 申請(qǐng)日: 2012-11-08
• 公開（公告）號(hào): CN202869452U
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程珂;葉青;魏向榮;施麗敏;李旭峰;査雨;顧亞平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海現(xiàn)代先進(jìn)超精密制造中心有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/24
• 分類號(hào): G01B11/24;G01B11/26
• 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

本實(shí)用新型涉及光學(xué)檢測(cè)，特別是一種基于斐索干涉儀檢測(cè)錐鏡的裝置。

背景技術(shù)

光學(xué)元件的傳統(tǒng)檢測(cè)方法與技術(shù)已沿用了數(shù)十年。光學(xué)檢測(cè)涉及被測(cè)元件材料、口徑、種類以及測(cè)試技術(shù)、儀器和設(shè)備等。被測(cè)元件的種類繁多，包括有平行平板、球面、非球面、自由曲面、衍射光柵、錐鏡、柱面透鏡等。光學(xué)檢測(cè)中常用的主要儀器可分為干涉儀類、表面輪廓儀類、MTF測(cè)試儀類、精密球徑儀類、中心偏測(cè)試儀類及其他儀器等。

國(guó)內(nèi)外都在研制和發(fā)展各自的先進(jìn)儀器。國(guó)內(nèi)以南京理工大學(xué)和成都太科公司為代表的干涉儀制造廠家，各類數(shù)字式干涉儀的產(chǎn)品口徑有Φ25mm~Φ600mm；進(jìn)口以美國(guó)Zygo公司為代表的從口徑4″~32″的各類干涉儀；Zygo公司以3D干涉顯微鏡為基本原理發(fā)展的非接觸式表面輪廓儀，從早期的Maxim?3D?5700到現(xiàn)代New?View?5000?3D等；英國(guó)Tayloy-Hobson觸針式輪廓儀；滿足實(shí)際需求的三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x、4D干涉儀等。

然而，在光學(xué)檢測(cè)儀器和技術(shù)上，仍存在很多問題和不足。目前，尚未有關(guān)于錐鏡檢測(cè)的方法或裝置。現(xiàn)有檢測(cè)儀器如Zygo干涉儀、牛頓干涉儀、4D干涉儀、Tayloy-Hobson等均無法檢測(cè)錐鏡表面。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是以克服目前無法對(duì)錐鏡進(jìn)行檢測(cè)的難題，提供一種錐鏡檢測(cè)裝置。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下：

一種錐鏡檢測(cè)裝置，其特點(diǎn)在于由斐索干涉儀、具有圓形光柵的玻璃基底組成，所述的玻璃基底的A面作為參考平面，B面用光刻法制作成圓形光柵，作為光柵面，所述玻璃基底的光柵面B與所述斐索干涉儀輸出的單色平行光垂直。

一種利用所述的錐鏡檢測(cè)裝置檢測(cè)錐鏡的方法，其特點(diǎn)在于該方法包括下列步驟：

①在所述的斐索干涉儀輸出的單色平行光依次設(shè)置所述的玻璃基底和待測(cè)錐鏡，該待測(cè)錐鏡的錐面與所述的斐索干涉儀輸出的單色平行光相向；

②啟動(dòng)所述的斐索干涉儀，調(diào)整所述的玻璃基底，使所述的玻璃基底的參考平面A與所述的斐索干涉儀輸出的單色平行光垂直，在所述的斐索干涉儀輸出的單色平行光方向并在所述的玻璃基底的光柵面B外設(shè)置待測(cè)錐鏡，使所述的錐鏡的中軸線與所述的斐索干涉儀輸出的單色平行光平行；

③利用斐索干涉儀對(duì)所述的錐鏡進(jìn)行測(cè)量，斐索干涉儀輸出待測(cè)錐鏡的結(jié)果。

所述的待測(cè)錐鏡為凸面錐鏡或凹面錐鏡。

玻璃基底：

本實(shí)用新型的裝置對(duì)玻璃基底的參考平面A有很高的要求，其面型精度應(yīng)不大于λ/20。玻璃基底的光柵面B用光刻法制作成圓形光柵。

圓形光柵的參數(shù)制定：

光柵是一種由密集、等間距平行刻線構(gòu)成的非常重要的光學(xué)器件。顧名思義，圓形光柵則由一系列密集、等間距的圓環(huán)構(gòu)成，如圖5所示。它基于多縫夫瑯和費(fèi)衍射效應(yīng)，利用多縫衍射和干涉作用，將射到光柵上的光束按波長(zhǎng)的不同進(jìn)行色散，再經(jīng)成像鏡聚焦而形成光譜。

光柵方程滿足：

D·sinθ=?N·λ

其中：D為兩狹縫之間的間距，稱為光柵常數(shù)，θ為衍射角，N為光柵級(jí)數(shù)，λ為波長(zhǎng)。

對(duì)于滿足光柵方程的每個(gè)N值，都有相應(yīng)的級(jí)光譜，每個(gè)波長(zhǎng)的光能量分散在諸光譜級(jí)中。當(dāng)波長(zhǎng)為λ的平面波垂直入射于光柵時(shí)，每條狹縫上的點(diǎn)都扮演了次光源的角色；從這些次光源發(fā)出的光線沿所有方向傳播（即球面波）。由于狹縫為無限長(zhǎng)，可以只考慮與狹縫垂直的平面上的情況，即把狹縫簡(jiǎn)化為該平面上的一排點(diǎn)。則在該平面上沿某一特定方向的光場(chǎng)是由從每條狹縫出射的光相干疊加而成的。在發(fā)生干涉時(shí)，由于從每條狹縫出射的光在干涉點(diǎn)的相位都不同，它們之間會(huì)部分或全部抵消。然而，當(dāng)從相鄰兩條狹縫出射的光線到達(dá)干涉點(diǎn)的光程差是光的波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，兩束光線相位相同，就會(huì)發(fā)生干涉加強(qiáng)現(xiàn)象。

以上描述可用如下公式表示，當(dāng)衍射角θ_N滿足關(guān)系:

D·sinθ_N/λ=|N|時(shí)，發(fā)生干涉加強(qiáng)現(xiàn)象。

D為狹縫間距，即光柵常數(shù)，N是一個(gè)整數(shù)，取值為0，±1，±2，……。這種干涉加強(qiáng)點(diǎn)稱為衍射極大。因此，衍射光將在衍射角為θ_N時(shí)取得極大。

當(dāng)平面波以入射角θ_i入射時(shí)，光柵方程寫為?

??D·(sinθ_N+sinθ_i)=N·λ????????????N=0,±1,±2,……