[發明專利]可調節干涉位置測試裝置及其測試方法

有效

• 申請號: 201910552419.0
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN110319788B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 吳倫哲;頓愛歡;徐學科;邵建達;楊明紅;朱杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所;上海恒益光學精密機械有限公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01M11/02
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種可調節干涉位置測試裝置和方法，包括干涉儀、微機電系統反射鏡、分光鏡、分光棱鏡、位置傳感器和計算機等。本發明可作復雜光學曲面的面形的測試頭，可以保證比較廣的測試范圍，高測試精度以及更大的測試視場。

技術領域

本發明涉及干涉位置測試領域，具體是一種可調節干涉位置測試裝置及其測試方法，特別是適用于光學元件復雜曲面的面形測試，可實現大口徑復雜光學元件面形測試，其測試范圍廣，精度高，有較大的視場。

背景技術

光學元件復雜曲面在加工中需要反復進行加工迭代。目前在加工中的測試裝備分為兩類，接觸式和非接觸式。其中接觸式的主要有輪廓儀和三坐標測量儀；非接觸式的有干涉儀。這些設備的測試探頭很難同時滿足廣測試范圍，高測試精度和更大的視場從而滿足光學元件復雜曲面的測試。

針對以上問題，本發明采用激光干涉的方式進行測試，從而保證測試精度，搭配分光棱鏡和位移傳感器來確定測試過程中的光線偏轉，通過微機電系統反射鏡調節保證光線能回到干涉儀，從而完成位置測試。

發明內容

本發明的目的是克服上述現有技術不足，提出一種可調節干涉位置測試裝置及方法，干涉儀、微機電系統反射鏡、分光鏡、分光棱鏡、位置傳感器、計算機等。本發明可作光學元件復雜曲面測試探頭，在進行高精度測試的過程中，保證較大的測量范圍和較大的視場。

本發明的原理是：

1、采用分光棱鏡搭配位移傳感器檢測光線偏轉：

檢測光線偏轉的部分由分光棱鏡、位移傳感器1#和位移傳感器2#構成，如圖1所示，假設系統已經校準(即對于位移傳感器1#與位移傳感器2#，X軸和Y軸的相對方向相同)。位移傳感器1#、位移傳感器2#距離分光棱鏡距離差為D。對于位移傳感器1#，測試光束距離參考光束的相對位置差為(X₁，Y₁)；對于位移傳感器2#，測試光束距離參考光束的相對位置差為(X₂，Y₂)，光束的單位偏轉向量如公式(5)所示；

2、采用微機電系統反射鏡完成測試光線的調節，微機電系統反射鏡可以沿著X軸和Y軸方向進行快速調節。從而滿足測試的頻率指標要求，在校準后，可以控制微機電系統反射鏡分別沿著Y軸和X軸進行偏轉，將測試光的偏轉角調節至原來的位置；

3、采用干涉儀發出測試光束并接收，得到從而得到位移差，經過誤差補償，得到位置測試結果。

本發明使用微機電系統反射鏡配合光線偏轉探測部分可以在測試復雜面形過程中得到測試光的偏轉并校正，設備控制和數據處理由計算機完成，在高精度和高范圍的條件下得到位置測試結果。

本發明的技術解決方案如下：

一種可調節干涉位置測試裝置，其特點在于，包括：激光干涉儀、分光鏡、分光棱鏡、計算機、位置傳感器1#、位置傳感器2#、微機電系統反射鏡；

所述的分光鏡的一面鍍有增透膜，另一面鍍有半透半反膜；

所述的激光干涉儀輸出光經所述的分光鏡的增透膜透射后，入射到所述的微機電系統反射鏡，經該微機電系統反射鏡反射后，射向待測試元件表面，經待測試元件表面反射后，沿原路返回，經微機電系統反射鏡反射后入射到所述的分光鏡，經該分光鏡的半透半反膜分為反射光和透射光，所述的透射光由激光干涉儀接收，所述的反射光入射到分光棱鏡，經該分光棱鏡分為第二反射光和第二透射光，所述的第二反射光由位置傳感器2#接收，所述的第二透射光由位置傳感器1#接收；

所述的位置傳感器2#與分光棱鏡的間距和位置傳感器1#與分光棱鏡的間距不等；

所述的激光干涉儀的輸出端與計算機輸入端相連，所述的位置傳感器1#的輸出端和位置傳感器2#的輸出端分別與計算機的輸入端相連，微機電系統反射鏡輸入端與計算機的輸出端相連。