[发明专利]非球面非零检测中非零补偿镜精密干涉定位调整装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非球面非零检测中非零补偿镜精密干涉定位调整装置及方法。

背景技术

非球面较球面检测的难度在于球面具有共心光束特点，而非球面具有非共心光束的特点。当检测一个球面面形时，平行光束经消球差镜会聚于其像方焦点处，只需调整被测面球心与焦点共轭，则经球面反射的光束仍会聚于该焦点处，因此检测时很容易调整消球差物镜和被测球面之间的距离。非球面检测中，如一般的二次非球面可以利用二次无像差点法，使消球差镜的焦点与被检非球面的焦点共轭，经辅助反射镜，同样可以实现检测中的精确定位，但该方法仅适用于二次非球面。非球面的零位检测法中零位补偿镜设计的球差必须遵循和被测面法线一样的随孔径而变化的规律，这样在检测时只要调整零位补偿镜与被测非球面两者之间的定位使后续产生的波差最小就实现了零补偿。零位补偿镜与被测非球面是一对一检测，无通用性。所以利用非零位补偿器具有更大的通用性，即一个补偿器可以检测满足条件的某一相对孔径区域内的非球面。为了实现高精度校正非球面非零位检测中的原理误差，可以将被测非球面的参数设为变量，利用光线追迹，以非零位检测系统的探测器实际检测得到的波前为目标进行优化，与非球面的理论面形比较，而光线追迹必须利用各光学元件之间的精确的间隔来实现。非零位补偿器是一个大球差系统，同样平行光束经非零位补偿器产生非共心光束，其与被测非球面两者之间间隔的精确定位将直接影响到测量精度。机械定位难于实现高精度，因此非球面与非零补偿镜利用精密干涉定位也是实现高精度检测的关键手段之一。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足提供一种非球面非零检测中非零补偿镜精密干涉定位调整装置及方法。

非球面非零检测中非零补偿镜精密干涉定位调整装置中的激光器经准直扩束系统产生平行光，经过分光镜射入由非零补偿镜、消球差补偿镜组成的组合消球差镜组，通过移动安装非球面的精密移导系统，使平行光经组合消球差镜组后的焦点与被测非球面的顶点重合，经顶点后反射的光束与干涉定位参考面干涉形成菲佐干涉条纹，经成像透镜在探测器上得到干涉条纹。

所述的组合消球差镜组包括大球差非零补偿镜和一组消球差补偿镜组，消球差补偿镜组是多片透镜组成。

所述的组合消球差镜组采用大球差非零补偿镜与消球差补偿镜组组合和分离的机械结构，两者之间的结构固紧时必须通过定位结构达到所有镜片的光轴同轴，检测时两者之间的结构通过旋开固紧元件而分离。

非球面非零检测中非零补偿镜精密干涉定位调整方法是：平行光通过组合消球差镜组的焦点位于被测非球面的顶点时，通过分离移去消球差补偿镜组，根据光学结构参数利用一可达微米量级定位精度的精密导轨，移动被测非球面与非零补偿镜至检测要求所需的正确位置，通过菲佐型精密干涉定位系统观察干涉条纹形状的变化，移动安装非球面的精密移导系统来判断调整使组合消球差镜组的焦点位于被测非球面的顶点，然后可以进行光线追迹和优化迭代非球面的计算工作。

本发明利用一辅助的非零补偿镜与消球差补偿镜组组合形成组合消球差镜组，将非零补偿镜的非共心光束补偿成共心光束并会聚于非球面的顶点处，从而可以利用菲佐干涉方法来确定两者之间的精确间隔和位置，可以为后续的非零补偿检测非球面提供了一种高精度的干涉定位方法。

附图说明

图1是非球面非零检测中非零补偿镜精密干涉定位调整装置结构示意图；

图2是本发明的非零补偿镜与非球面检测状态示意图；

图3是非球面非零位检测技术中非零补偿镜精密干涉定位方法的流程图；

图4是非零补偿镜与消球差补偿镜构成的组合系统机构示意图，两者之间可分离和固紧示意图；

图5是非零补偿镜菲佐型精密干涉定位系统精确定位时的干涉图；

图6是非零补偿镜菲佐型精密干涉定位系统定位有偏差时的干涉图。

具体实施方式

如图1所示表示了非球面非零位检测技术中非零补偿镜菲佐型精密干涉定位系统的光路布局。非球面非零检测中非零补偿镜精密干涉定位调整装置中的激光器S1经准直扩束系统S2产生平行光，经过分光镜S3射入由非零补偿镜S4、消球差补偿镜S5组成的组合消球差镜组，通过移动安装非球面S6的精密移导系统S11，使平行光经组合消球差镜组后的焦点与被测非球面S6的顶点重合，经顶点后反射的光束与干涉定位参考面S7干涉形成菲佐干涉条纹，经成像透镜S8在探测器S9上得到干涉条纹。