[發(fā)明專利]楔形透鏡的檢測裝置和檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310210297.X
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN103308281A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邵平;居玲潔;沈衛(wèi)星;趙東峰;王利;周洋
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

1.一種楔形透鏡的檢測裝置，特征在于其構(gòu)成包括4D動態(tài)干涉儀（1）、補償鏡組（2）、平臺、標(biāo)準(zhǔn)反射鏡（4）、高精度轉(zhuǎn)臺調(diào)整架（5）、立方棱鏡（6）、自準(zhǔn)直平行光管（7），上述元件的位置關(guān)系如下：

將待測的楔形透鏡（3）置于平臺上，依次設(shè)置的4D動態(tài)干涉儀（1）、補償鏡組（2）、待測的楔形透鏡（3）和標(biāo)準(zhǔn)反射鏡（4）組成同光軸的波前檢測光路，高精度轉(zhuǎn)臺調(diào)整架（5）與立方棱鏡（6）放置在待測的楔形透鏡（3）和標(biāo)準(zhǔn)反射鏡（4）之間，所述的立方棱鏡（6）放置在所述的高精度轉(zhuǎn)臺調(diào)整架（5）上，立方棱鏡（6）的四個側(cè)面平行于所述的高精度轉(zhuǎn)臺調(diào)整架（5）的轉(zhuǎn)軸，所述的高精度轉(zhuǎn)臺調(diào)整架（5）的轉(zhuǎn)軸垂直于檢測光路的光軸，所述的自準(zhǔn)直平行光管（7）的光軸同時垂直于檢測光路的光軸和所述的高精度轉(zhuǎn)臺調(diào)整架（5）的轉(zhuǎn)軸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的楔形透鏡的檢測裝置，其特征在于所述的高精度轉(zhuǎn)臺調(diào)整架（5）由上二維調(diào)整架、下二維調(diào)整架和精密轉(zhuǎn)臺（5-16）組成，所述的上二維調(diào)整架由調(diào)節(jié)手輪（5-1）、小鋼球（5-2）、螺母A（5-3）、上板（5-4）、頂塊（5-5）、下板（5-6）、螺釘（5-7）、簧管（5-8）、球面彈簧墊片（5-9）、大鋼球（5-10）組成；所述的下二維調(diào)整架，由底腳（5-11）、螺母B（5-12）、底板（5-13）、鎖緊螺母（5-14）、墊腳（5-15）組成；上二維調(diào)整架和下二維調(diào)整架通過精密轉(zhuǎn)臺（5-16）連接，上二維調(diào)整架的中心、下二維調(diào)整架的中心均與精密轉(zhuǎn)臺（5-16）的中心重合；所述的精密轉(zhuǎn)臺（5-16）通過電腦控制與檢測，獲得測量值。

3.利用權(quán)利要求1所述的楔形透鏡的檢測裝置進(jìn)行楔形透鏡的檢測方法，其特征在于該方法包括下列步驟：

①在所述的補償鏡組（2）和標(biāo)準(zhǔn)反射鏡（4）之間的平臺（8）上放置待測的楔形透鏡（3），調(diào)整所述的4D動態(tài)干涉儀（1）直徑為2mm的細(xì)光束輸出，使所述的4D動態(tài)干涉儀（1）與待測的楔形透鏡（3）同軸并且確保細(xì)光束通過楔形透鏡（3）球面的中心點；

②在4D動態(tài)干涉儀（1）與待測的楔形透鏡（3）之間放入補償鏡組（2），先校正補償鏡組（2）與4D動態(tài)干涉儀（1）同軸和間距，再校正楔形透鏡（3）與補償鏡組（2）的面間距，最后將標(biāo)準(zhǔn)反射鏡（4）的鏡面垂直于檢測光軸；

③波前檢測光路調(diào)試：將4D動態(tài)干涉儀（1）設(shè)置為測試狀態(tài)，配上與楔形透鏡（3）的焦距與通光口徑的比值相匹配的球面鏡頭，精調(diào)標(biāo)準(zhǔn)反射鏡（4）的二維角度以及微調(diào)補償鏡組（2）和楔形透鏡（3）的距離，使干涉圖像置零場位置（零場位置指干涉條紋數(shù)最少的位置），波前檢測光路調(diào)試完成；

④在楔形透鏡（3）與標(biāo)準(zhǔn)反射鏡（4）之間放置高精度轉(zhuǎn)臺調(diào)整架（5）與立方棱鏡（6），通過調(diào)整自準(zhǔn)直平行光管（7）使得立方棱鏡（6）的自準(zhǔn)像反射到自準(zhǔn)直平行光管（7）視場中心；

⑤以此位置為基準(zhǔn)，旋轉(zhuǎn)精密轉(zhuǎn)臺（5-16）180°，同時調(diào)整上二維調(diào)整架的角度，用自準(zhǔn)直平行光管（7）監(jiān)測自準(zhǔn)像的位置，如果自準(zhǔn)像的位置有上下偏差，上二維調(diào)整架調(diào)整其偏差量的1/2，自準(zhǔn)直平行光管調(diào)（7）也調(diào)整其偏差量的1/2，使所看到的自準(zhǔn)像的位置位于自準(zhǔn)直平行光管（7）視場中心；

⑥旋轉(zhuǎn)精密轉(zhuǎn)臺（5-16）角度90°，調(diào)整上二維調(diào)整架的角度，用自準(zhǔn)直平行光管（7）監(jiān)測自準(zhǔn)像的位置，如果自準(zhǔn)像的位置有上下偏差，上二維調(diào)整架調(diào)整其偏差量的1/2,自準(zhǔn)直平行光管（7）也調(diào)整其偏差量的1/2，使所看到的自準(zhǔn)像的位置位于自準(zhǔn)直平行光管（7）視場中心；

⑦重復(fù)步驟⑤、⑥，使立方棱鏡（6）四個側(cè)面的自準(zhǔn)像全部在自準(zhǔn)直平行光管（7）視場中心，即立方棱鏡（6）的四個側(cè)面平行于高精度轉(zhuǎn)臺調(diào)整架（5）的轉(zhuǎn)軸；

⑧將高精度轉(zhuǎn)臺調(diào)整架（5）順時針旋轉(zhuǎn)，使檢測光路的光通過立方棱鏡（6）表面反射到自準(zhǔn)直平行光管（7）視場內(nèi)，調(diào)整高精度轉(zhuǎn)臺調(diào)整架（5）的下二維調(diào)整架，使得檢測光路的光束水平方向的中心位置調(diào)到自準(zhǔn)直平行光管（7）視場中心；

⑨將高精度轉(zhuǎn)臺調(diào)整架（5）逆時針轉(zhuǎn)回步驟⑧的旋轉(zhuǎn)角度，并調(diào)整自準(zhǔn)直平行光管（7）的俯仰角度，使立方棱鏡（6）的自準(zhǔn)像通過自準(zhǔn)直平行光管（7）視場中心；

⑩將高精度轉(zhuǎn)臺調(diào)整架（5）逆時針轉(zhuǎn)使標(biāo)準(zhǔn)反射鏡（4）的自準(zhǔn)像的中心位置位于自準(zhǔn)直平行光管（7）水平方向的視場中心，再將高精度轉(zhuǎn)臺調(diào)整架（5）順時針轉(zhuǎn)45°，調(diào)整自準(zhǔn)直平行光管（7）的左右角度，使立方棱鏡（6）的自準(zhǔn)像的中心位置位于自準(zhǔn)直平行光管（7）水平方向的視場中心；

重復(fù)⑧～⑩步驟，確保高精度轉(zhuǎn)臺調(diào)整架（5）的轉(zhuǎn)軸垂直于檢測光路的光軸，且自準(zhǔn)直平行光管（7）的光軸同時垂直于檢測光路的光軸和高精度轉(zhuǎn)臺調(diào)整架（5）的轉(zhuǎn)軸；

將電腦控制軟件的高精度轉(zhuǎn)臺調(diào)整架（5）的讀數(shù)置零；

逆時針旋轉(zhuǎn)高精度轉(zhuǎn)臺調(diào)整架（5）使得楔形透鏡（3）平面的自準(zhǔn)像通過立方棱鏡（6）的表面反射到自準(zhǔn)直平行光管（7）視場水平方向的中心位置，電腦控制軟件記錄高精度轉(zhuǎn)臺調(diào)整架（5）的讀數(shù)為γ₁和自準(zhǔn)直平行光管（7）自準(zhǔn)像上下方向偏離視場中心的角度讀數(shù)為θ₁；

根據(jù)折射定律：n·sinθ=sinθ₁,n為楔形透鏡（3）材料折射率，計算得塔差為：θ=arcsin（sinθ₁/n）；

通過電腦軟件控制高精度轉(zhuǎn)臺調(diào)整架（5）順時針轉(zhuǎn)回γ₁角度，即為零位；再順時針旋轉(zhuǎn)高精度轉(zhuǎn)臺調(diào)整架（5）使得標(biāo)準(zhǔn)反射鏡（4）平面的自準(zhǔn)像通過立方棱鏡（6）的表面反射到自準(zhǔn)直平行光管（7）視場水平方向的中心位置，根據(jù)電腦控制軟件記錄高精度轉(zhuǎn)臺調(diào)整架（5）的讀數(shù)為γ₂；

楔形透鏡（3）的折射角β=180°-（γ₁+γ₂）；

根據(jù)折射定律：n·sinα=sinβ,n為楔形透鏡材料折射率，計算得楔角為：

α=arcsin（sinβ/n），楔角差為：Δα=|α-α_理論|。