[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

本發明公開了一種凸非球面反射鏡面形檢測裝置及檢測方法，在保證檢測精度的情況下，能夠用小尺寸的CGH補償器實現對大口徑(口徑200mm以上)的凸非球面反射鏡的檢測。本發明裝置通過透鏡將光束匯聚，使得采用的CGH補償器的口徑很小，CGH補償器能在高精度的加工尺寸范圍內實現對大口徑凸非球面反射鏡面形的高精度檢測。本發明方法，將CGH補償器對波前的相差補償作用和透鏡對光束的匯聚作用兩者相結合，用小尺寸的CGH補償器實現對大口徑凸非球面反射鏡的檢測，解決了傳統CGH補償檢測法只能檢測中小口徑凸非球面反射鏡面形的難題。相比傳統的凸非球面反射鏡面形檢測方法，本發明的檢測方法能夠檢測各種曲面類型的凸非球面反射鏡。

技術領域

本發明涉及鏡面檢測技術領域，具體涉及一種凸非球面反射鏡面形檢測裝置及檢測方法。

背景技術

在光學系統內使用非球面光學元件能夠實現提高系統性能、改善像質以及減少光學元件的數量的目的，使光學系統緊湊輕便。因此非球面光學元件在航空航天、天文觀測、光刻物鏡、高性能照相或攝像機鏡頭等諸多光學儀器中具有廣泛的應用。

高精度的面形檢測是精密加工的前提和基礎，隨著市場對凸非球面反射鏡的規格和精度要求越來越高，對凸非球面反射鏡的面形檢測提出了進一步的要求。常用的凸非球面反射鏡的檢測方法有：無像差點檢測法、透鏡補償器零位檢測法、CGH(computergenerated hologram計算全系圖)補償檢測法等。當待檢凸非球面反射鏡的口徑為200mm以內時，上述幾種方法均能較好的應對，但是當待檢凸非球面反射鏡的口徑大于200mm(大口徑)時，這些方法由于自身的局限性，使得這些檢測方法難以在大口徑凸非球面反射鏡面形檢測中繼續使用。

其中，無像差點檢測法的缺點有：(1)固有缺點：只能對二次曲面進行面形檢測，不能對凸橢球面以及高次非球面進行檢測，且有中心遮攔；(2)當待檢凸非球面反射鏡的口徑大于200mm時，需要制造更大口徑的球面輔助鏡，一般為待檢凸非球面反射鏡口徑的兩倍甚至更大，且對輔助鏡的面形精度要求較高。

當待檢凸非球面反射鏡的口徑大于200mm時，透鏡補償器檢測法的缺點是：(1)需要大口徑的干涉儀1；(2)需要制造大口徑的透鏡補償器，透鏡補償器是一套透鏡組，對其加工精度要求很高，加工難度大；(3)透鏡補償器的參考面一般是非球面，所以還需要制造額外的檢具對參考面進行面形檢測，并且透鏡補償器是需要對待檢鏡進行針對性設計，其普適性差，因此當待檢鏡的口徑超過200mm時，該方法的檢測成本巨大。

CGH補償檢測法的缺點有：(1)CGH補償器3口徑須比待檢凸非球面反射鏡口徑大；(2)受限于CGH補償器3現有的制造工藝，在保證檢測精度的情況下其制造口徑不超過200mm，因此只能對中小口徑的凸非球面反射鏡進行檢測。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種凸非球面反射鏡面形檢測裝置及檢測方法，在保證檢測精度的情況下，能夠用小尺寸的CGH補償器實現對大口徑(口徑200mm以上)凸非球面反射鏡的檢測。

本發明是通過以下技術方案來實現的：

本發明的凸非球面反射鏡面形檢測裝置，采用干涉儀以及CGH補償器對待測凸非球面反射鏡進行檢測，其特征在于，所述檢測光路上還設有球面標準鏡以及照明透鏡；

球面標準鏡放置在干涉儀以及CGH補償器之間，干涉儀發出的光束經球面標準鏡匯聚后入射到CGH補償器上；

球面標準鏡滿足F#≤R#，其中F#＝f/D，f是球面標準鏡的焦距，D是球面標準鏡的口徑；R#＝r/d，r是干涉儀焦點到CGH補償器的距離，d是CGH補償器的口徑；

照明透鏡放置在CGH補償器與待測凸非球面反射鏡之間，透過CGH補償器的光束入射到照明透鏡上，經照明透鏡匯聚后入射至待測凸非球面反射鏡；