[发明专利]一种自由曲面面型检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学仪器检测领域，更具体的说是涉及一种自由曲面面型检测系统。

背景技术

随着先进制造技术和精密仪器的发展，越来越多的光学系统采用自由曲面来实现一些特殊的成像效果。随着自由曲面面型复杂度的提高，对自由曲面面型进行检测的难度也随之提高。

现有技术中，通常采用轮廓仪对自由曲面的面型进行检测。轮廓仪对自由曲面的面型进行检测的原理主要是：采用接触式方法，对待检测曲面进行逐点测量。具体的，例如通过探针接触待测曲面的某个点，测量得到接触点的空间坐标，直至完成对待检测曲面所有点的测量。

由于现有技术中的自由曲面面型检测系统，采用的是轮廓仪对自由曲面上的点进行空间定位的方法，必须对待检测曲面进行接触式测量，因而容易对自由曲面造成损伤。与此同时，轮廓仪的检测精度也很低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种自由曲面面型检测系统，能够对自由曲面面型进行非接触式检测，并且提高对自由曲面面型检测的精度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种自由曲面面型检测系统，包括：激光发生器、准直镜、第一计算全息元件、第二计算全息元件、投影镜、照明系统、空间滤波器、CCD图像传感器；

其中，所述激光发生器用于发射检测光线；所述准直镜用于将所述检测光线调整为平行光；所述第一计算全息元件用于对所述平行光进行第一次衍射；所述第二计算全息元件用于衍射经第一计算全息元件衍射的一级光；所述投影镜用于将经过第二次衍射的参考光线投射在所述照明系统上；所述照明系统用于将检测光和参考光汇聚在所述空间滤波器的中心点；

其中，所述参考光为，经过所述第二计算全息元件衍射后的0级衍射光，在所述照明系统的与所述待检测自由曲面相邻的表面反射形成的光线；所述检测光为，经过所述第二计算全息元件衍射后的1级衍射光，在所述待检测自由曲面的表面反射形成的光线；

所述空间滤波器，用于将干扰杂散光滤除；

所述CCD图像传感器，用于获取干涉图像；所述干涉图像为，经过所述空间滤波器过滤的，所述参考光与所述检测光形成的干涉图像。

优选的，所述激光发生器为：氦氖激光发生器。

优选的，所述第一计算全息元件为相位型的计算全息元件，所述第二计算全息元件为振幅型的计算全息元件。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种自由曲面面型检测系统，基于斐索干涉原理，通过对干涉图像(具体为干涉条纹)进行分析，得到自由曲面面型误差，因此能够对自由曲面面型进行非接触式检测，并且提高对自由曲面面型检测的精度。

本发明所述的检测方法具有非接触性、精度高和准实时性等特点，其研究成果可以为高精度精密测量，精密仪器和先进制造等领域提供技术支持，可应用于光学、机械、光纤通信、生命科学、航空航天、造船和汽车磨具等行业，具有广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述自由曲面面型检测系统结构示意图。

图2为在Zemax光学设计软件中模拟的结构图(上半部分为检测光路，下半部分为参考光路)；

图3为参考光波的残留波像差图；

图4为检测光波的残留波像差图；

图5为干涉图；

图6为像面上各级次的光斑分布情况示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，为本发明实施例所述自由曲面面型检测系统结构图。如图1所示，该系统包括：

激光发生器1、准直镜2、第一计算全息元件3、第二计算全息元件4、投影镜5、照明系统6、、空间滤波器9、CCD图像传感器11。