[實(shí)用新型]剪切干涉測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320141623.1
• 申請(qǐng)日: 2013-03-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203241024U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐建程
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01B9/02
• 分類(lèi)號(hào): G01B9/02;G01B11/24
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及光學(xué)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種剪切干涉測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

目前進(jìn)口干涉儀標(biāo)準(zhǔn)鏡的面形溯源來(lái)自于各干涉儀設(shè)備生產(chǎn)廠家的檢測(cè)證書(shū)，并無(wú)相應(yīng)的通用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。干涉儀雖然在國(guó)外出廠前各廠家對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鏡的面形進(jìn)行了絕對(duì)檢測(cè)，但經(jīng)過(guò)拆卸、長(zhǎng)途運(yùn)輸、重新裝配等環(huán)節(jié)，以及使用環(huán)境、狀態(tài)的不同，在國(guó)內(nèi)安裝完畢后標(biāo)準(zhǔn)鏡面形結(jié)果會(huì)存在未知的不同程度的偏差，并且標(biāo)準(zhǔn)鏡的受力狀態(tài)等也會(huì)隨著時(shí)間的推移發(fā)生變化。為了提高檢測(cè)置信度，開(kāi)展絕對(duì)干涉檢測(cè)具有重要的意義。剪切干涉測(cè)量是一種有效的絕對(duì)干涉測(cè)量方法。然而，傳統(tǒng)的剪切干涉測(cè)量裝置需要一個(gè)口徑大于測(cè)試口徑、材質(zhì)均勻的高精度剪切板，因?yàn)榧羟懈缮鏈y(cè)量的精度受限于剪切板的精度。高精度剪切板的價(jià)格非常昂貴，因此，傳統(tǒng)的剪切干涉測(cè)量裝置在絕對(duì)干涉測(cè)量方面存在一些不足。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種剪切干涉測(cè)量裝置；本裝置不需要昂貴的剪切板就能實(shí)現(xiàn)剪切干涉測(cè)量，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明的技術(shù)方案：剪切干涉測(cè)量裝置，包括干涉儀、參考鏡、測(cè)試鏡及平移臺(tái)；其中，所述測(cè)試鏡固定在平移臺(tái)上，所述平移臺(tái)可沿水平、垂直方向平移，平移量等于干涉儀探測(cè)器中一個(gè)像素對(duì)應(yīng)物空間中測(cè)試面的尺寸大小。所述干涉儀、參考鏡及測(cè)試鏡的中心高度一致。本裝置在平移測(cè)試鏡前后分別用干涉儀測(cè)量，通過(guò)計(jì)算兩次測(cè)量結(jié)果之差就實(shí)現(xiàn)了剪切干涉測(cè)量。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的剪切干涉測(cè)量裝置，不需要剪切板，降低了系統(tǒng)的成本，減少了系統(tǒng)誤差，可實(shí)現(xiàn)絕對(duì)干涉測(cè)量。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的剪切干涉測(cè)量裝置的實(shí)施例的示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的測(cè)試鏡橫向平移的示意圖；

其中1為干涉儀，2為參考鏡，3為測(cè)試鏡，4為二維平移臺(tái)。

具體實(shí)施方式

圖1所示的是本實(shí)用新型的剪切干涉測(cè)量裝置的示意圖，干涉儀1的準(zhǔn)直光束照射到參考鏡2，一部分光(約4％)被參考鏡的后表面反射，該后表面稱(chēng)為參考面，所反射的光束稱(chēng)為參考光。其余光束透過(guò)參考鏡照射到測(cè)試鏡3，被測(cè)試鏡3的前表面反射后，再一次透過(guò)參考鏡2到達(dá)干涉儀，其中測(cè)試鏡3的前表面稱(chēng)為測(cè)試面，測(cè)試面反射的光束稱(chēng)為測(cè)試光。測(cè)試光和參考光共同達(dá)到干涉儀后，干涉后形成干涉條紋，通過(guò)條紋分析可以得到測(cè)試光和參考光之間的光程差，該光程差反映了測(cè)試面相對(duì)參考面的誤差Φ₀(x，y)，即

式中為測(cè)試面的面形誤差，為參考面的面形誤差。

測(cè)試鏡豎立放置，固定在二維平移臺(tái)上，如圖2所示。該平移臺(tái)可實(shí)現(xiàn)水平和垂直方向上的二維平移。平移臺(tái)配有光柵尺，實(shí)時(shí)反饋控制，實(shí)現(xiàn)高精度二維平移。假設(shè)干涉儀系統(tǒng)測(cè)試口徑為D，干涉儀系統(tǒng)的探測(cè)器一維像素個(gè)數(shù)為N，即每像素對(duì)應(yīng)的物空間中測(cè)試面尺寸大小為D/N。將平移臺(tái)沿x方向平移D/N，重新測(cè)量測(cè)試面相對(duì)參考面的誤差為Φ₁(x，y)，即

通過(guò)計(jì)算兩次測(cè)量結(jié)果之差ΔΦ(x，y)，即將公式(2)減去公式(1)，得

公式(3)的右邊是測(cè)試面面形的數(shù)值微分，即實(shí)現(xiàn)了剪切干涉測(cè)量。通過(guò)對(duì)ΔΦ(x，y)進(jìn)行積分運(yùn)算就得到測(cè)試面的面形誤差分布公式(3)中沒(méi)有信息，即參考面的面形誤差信息對(duì)積分計(jì)算沒(méi)有影響，從而實(shí)現(xiàn)了絕對(duì)干涉測(cè)量。

本實(shí)用新型提供的裝置通過(guò)x方向平移測(cè)試鏡，計(jì)算兩次測(cè)量結(jié)果之差，就實(shí)現(xiàn)了剪切干涉測(cè)量，該過(guò)程沒(méi)有使用剪切板。同理，我們還可以沿y方向平移測(cè)試鏡，也能實(shí)現(xiàn)剪切干涉測(cè)量。

在本實(shí)施例中，測(cè)試鏡和參考經(jīng)的口徑為100mm，干涉儀的有效口徑D＝100mm，干涉儀系統(tǒng)中探測(cè)器的一維像素個(gè)數(shù)N＝1024，平移臺(tái)的平移量為98微米，平移臺(tái)的定位精度為5微米。