[發明專利]光學元件大曲率半徑的比較法測量方法及其測量裝置

在審

• 申請號: 201810091657.1
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108106560A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 李建宏;王世武
• 申請（專利權）人: 青島海泰光電技術有限公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 鄭自群

本發明提出了一種光學元件大曲率半徑的比較法測量方法及其測量裝置，測量裝置包括平面激光束發射器、分束鏡、透鏡、平面反射鏡、成像系統和已知標準曲面曲率半徑的標準鏡，分束鏡位于激光束發射器發射的平行激光光路中，分束鏡法線方向與激光束成45°角；平面反射鏡位于分束鏡反射光路中，平面反射鏡法線方向與分束鏡反射光傳播方向逆向平行；透鏡位于分束鏡的透射光路中，透鏡光軸與激光束平行；成像系統位于平面反射鏡相對于分束鏡中心點的對側；標準鏡位于透鏡形成的球面波激光束光路中，其曲面球心可調至與透鏡焦點重合。本發明能在有限空間內準確、有效測量大曲率光學元件曲率半徑，準確度高，方法簡單，易于實現。

技術領域

本發明涉及光學元件表面檢測技術領域，特別涉及一種光學元件大曲率半徑的比較法測量方法及其測量裝置。

背景技術

光學元件曲率半徑是光學元件表面檢測的一個關鍵性指標。目前常用的檢測方法，不論是光學樣板法、球徑儀方法或接觸式輪廓儀法，在曲率半徑的測量中有很多局限性，如測量會破壞待測量樣品的表面，待測量表面曲率半徑不宜過大等。球面干涉儀測量曲率半徑不會造成樣品表面的損傷，但測量儀器要求光柵尺的尺度要大于待測量曲面的曲率半徑。這就使得采用球面干涉儀測量大曲率半徑時，不僅需要非常寬闊的測試空間，而且較大試驗空間常常會因為空間溫度差、氣流等因素影響測量結果的準確度。并且，球徑儀卻無法對小口徑準光學元件做測量。

發明內容

本發明提出一種光學元件大曲率半徑的比較法測量方法及其測量裝置，能在有限的空間內準確、有效的測量大曲率光學元件的曲率半徑，測量過程不損壞待測樣品表面，還能夠測量小口徑光學元件的曲率半徑。

本發明的技術方案如下：

一種光學元件大曲率半徑的比較法測量方法，包括如下步驟：

步驟S1：選定標準鏡，其上有標準面，標準面的曲率半徑為R；

步驟S2：在平面波激光束傳播的光路中置入分束鏡，分束鏡的法線方向與激光束成45°角；

步驟S3：在分束鏡反射光路中，置入平面反射鏡，其法線方向與分束鏡反射光傳播方向逆向平行；

步驟S4：迎著入射平面波激光束，且位于分束鏡后方的光路中置入一透鏡，透鏡的光軸與激光束平行，透鏡的焦點為O；

步驟S5：在平面反射鏡相對于分束鏡中心點的對側，置入成像系統；

步驟S6：將標準鏡置入球面激光束光路中，確保球面波先到達標準曲面；

步驟S7：調節標準鏡的俯仰和上下、左右位置，使標準鏡曲面的球心落在焦點O附近處；當標準鏡靠近或遠離透鏡時，成像系統將得到不同干涉環數的干涉圖樣；

步驟S8：微調標準鏡的上下位置，當成像系統視場范圍內全亮時，標記標準鏡曲面最高點的位置為N’；

步驟S9：取下標準鏡，換上待測樣品，上下移動待測樣品，當成像系統視場范圍內全亮時，待測樣品的曲面最高點位置記為N；定義NN’的距離為b，根據待測曲面曲率半徑的正負計算待測樣品曲面的曲率半徑。

進一步的技術方案，當待測曲面曲率半徑為正值時，所述透鏡為正透鏡，所述標準鏡為平凸鏡，凸面為已知曲率半徑的標準面，其中：

步驟S6中，所述標準鏡位于正透鏡與焦點O點之間。

進一步的技術方案，當待測曲面曲率半徑為負值時，所述透鏡為負透鏡，所述標準鏡為平凹鏡，凹面為已知曲率半徑的標準面，其中：

步驟S6中，所述標準鏡位于負透鏡相對于焦點O側的對側。

進一步的技術方案，所述標準鏡的曲率半徑與待測樣品曲率半徑的差值不大于待測樣品可以移動的空間距離。