[發明專利]一種凸非球面反射鏡面形檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請號: 201710911238.3
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107796329B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 王孝坤;張海東;薛棟林;張學軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;郭德忠

1.一種凸非球面反射鏡面形檢測裝置，采用干涉儀(1)以及CGH補償器(3)對待測凸非球面反射鏡(5)進行檢測，其特征在于，所述檢測光路上還設有球面標準鏡(2)以及照明透鏡(4)；

球面標準鏡(2)放置在干涉儀(1)以及CGH補償器(3)之間，干涉儀(1)發出的光束經球面標準鏡(2)匯聚后入射到CGH補償器(3)上；

球面標準鏡(2)滿足F#≤R#，其中F#＝f/D，f是球面標準鏡(2)的焦距，D是球面標準鏡(2)的口徑；R#＝r/d，r是干涉儀(1)焦點到CGH補償器(3)的距離，d是CGH補償器(3)的口徑；

照明透鏡(4)放置在CGH補償器(3)與待測凸非球面反射鏡(5)之間，透過CGH補償器(3)的光束入射到照明透鏡(4)上，經照明透鏡(4)匯聚后入射至待測凸非球面反射鏡(5)；

照明透鏡(4)的玻璃折射率、透鏡中心厚度、透鏡前后兩面的曲率半徑，根據待測凸非球面反射鏡的曲率半徑、口徑、二次曲面常數和高次項系數以及各光學元件的物理間距獲得；

干涉儀(1)發出的光束經球面標準鏡(2)后成為匯聚的球面波前，由CGH補償器(3)補償后變為發散的非球面波前，經由照明透鏡(4)匯聚后，成為和待檢凸非球面反射鏡(5)面形一致的非球面波前，由待檢凸非球面反射鏡(5)反射后原路返回至干涉儀(1)內與干涉儀標準鏡的參考波前形成干涉條紋，通過干涉儀(1)內的干涉條紋數據分析得到待測凸非球面反射鏡的面形信息，完成對凸非球面反射鏡的面形檢測。

2.如權利要求1所述的一種凸非球面反射鏡面形檢測裝置，其特征在于，依據待檢凸非球面反射鏡(5)的各項參數、照明透鏡(4)的各項參數及各光學元件的物理間距將CGH補償器(3)的補償區劃分為各個區域，包括補償主區域A、干涉儀(1)和CGH補償器(3)的對準區域B、CGH補償器(3)和照明透鏡(4)的對準區域C、提供照明透鏡(4)基準的基準區域D和待檢凸非球面反射鏡基準的基準區域E，各個區域上設有對應標記，光束經各區域投射得到各自對應的標記線。

3.如權利要求1所述的一種凸非球面反射鏡面形檢測裝置，其特征在于，照明透鏡(4)通過子孔徑拼接檢測法進行面形檢測后進行誤差校準；照明透鏡(4)的曲率半徑以及中心厚度以及CGH補償器(3)的中心厚度以及平行度經過標定處理。

4.如權利要求2所述的一種凸非球面反射鏡面形檢測裝置，其特征在于，所述標記線為十字叉線。

5.一種凸非球面反射鏡面形檢測方法，其特征在于，采用如權利要求2所述的凸非球面反射鏡面形檢測裝置進行檢測，包括如下步驟：

步驟1，搭建檢測光路，并將干涉儀(1)、CGH補償器(3)、照明透鏡(4)和待檢凸非球面反射鏡(5)分別安裝在對應的調整機構上；

步驟2，調整檢測光路，包括如下子步驟：

步驟2.1，將干涉儀(1)和CGH補償器(3)對準：根據對準區域B形成的干涉條紋，通過調整干涉儀調整機構(6)和CGH補償器調整機構(7)得到零條紋，從而實現干涉儀(1)和CGH補償器(3)的對準；所述對準區域B形成的干涉條紋為經對準區域B反射后原路返回至干涉儀(1)內的波前與干涉儀標準鏡的參考波前形成干涉條紋；

步驟2.2，將照明透鏡(4)和CGH補償器(3)對準：首先根據基準區域D投射在照明透鏡(4)上的標記線初步調整照明透鏡(4)的橫向及垂軸位置，使得照明透鏡(4)位于標記線位置；然后根據對準區域C形成的干涉條紋，通過調整照明透鏡調整機構(8)得到零條紋，從而實現照明透鏡(4)和CGH補償器(3)的對準；所述對準區域C形成的干涉條紋為經對準區域C投射至照明透鏡(4)，經照明透鏡(4)反射后原路返回至干涉儀(1)內的波前與干涉儀標準鏡的參考波前形成干涉條紋；

步驟2.3，調整待測凸非球面反射鏡(5)使得檢測系統處于零位檢測狀態：首先通過基準區域E投射在待測凸非球面反射鏡(5)上的標記線調整待測凸非球面反射鏡(5)的橫向及垂軸位置，使得待測凸非球面反射鏡(5)位于標記線位置；然后根據補償主區域A形成的干涉條紋，通過調整待測凸非球面反射鏡(5)調整機構(9)得到零條紋，至此檢測裝置的各光學元件調整完畢，得到零位檢測光路；所述補償主區域A形成的干涉條紋為經補償主區域A投射至照明透鏡(4)，經照明透鏡(4)透射后，入射到待測凸非球面反射鏡(5)，經待測凸非球面反射鏡(5)反射后原路返回至干涉儀(1)內的波前與干涉儀標準鏡的參考波前形成干涉條紋；

步驟3，利用零位檢測光路，對待測凸非球面反射鏡進行面形檢測，通過干涉儀(1)內形成的干涉數據分析得到待測凸非球面反射鏡的面形信息，完成對大口徑凸非球面反射鏡的面形檢測。