[发明专利]一种用于光学元件在光轴方向位置对准的装置与方法

权利要求书

1.一种用于光学元件在光轴方向位置对准的装置，其特征在于：包括干涉仪、标准镜头、计算全息图、小五维调整架、被测光学元件和大五维调整架，在干涉仪输出光束的光轴上依次放置标准镜头、计算全息图和被测光学元件，将计算全息图固定在小五维调整架上，将被测光学元件固定在大五维调整架上；将计算全息图放置在标准镜头的焦点后面的设计位置处，来自干涉仪内部的光束经过标准镜头后入射到计算全息图上，使发散球面波前变为会聚球面波前，在被测光学元件的光轴方向位置处形成一个会聚焦点；当会聚球面波前照射到被测光学元件上后，将沿着对称光路位置返回，从而使会聚球面波前与干涉仪中的参考波前形成干涉条纹，通过对干涉条纹的监控，调节大五维调整架，将被测光学元件的在光轴方向位置控制在波长量级，所述设计位置是在光学设计阶段，计算全息图所在位置。 

2.根据权利要求1所述的用于光学元件在光轴方向位置对准的装置，其特征在于：所述的标准镜头为球面镜头，根据不同的被测光学元件和计算全息图，选择不同的F数。 

3.根据权利要求1所述的用于光学元件在光轴方向位置对准的装置，其特征在于：所述的被测光学元件为平面镜、球面镜、非球面镜、凸面镜或者凹面镜，且被测光学元件的几何中心切线方向与光轴方向垂直。 

4.根据权利要求1所述的用于光学元件在光轴方向位置对准的装置，其特征在于：所述被测光学元件的面形精度达到波长量级，则对应计算全息图的中间部分的透射全息是检测被测光学元件的部分口径面形的测试全息；此时反射波前将按原光路返回，与参考波前形成干涉条纹，此时将干涉条纹调节到零条纹，则亦能实现被测光学元件的波长量级的对准，而且这种对准方式，不仅能实现光轴方向的对准，还能监控被测光学元件的平移和倾斜，具有多维对准功能。 

5.一种用于光学元件在光轴方向位置对准的方法，其特征在于，利用对准装置实现对准的步骤包括： 

步骤S1：根据被测光学元件在光轴方向的位置要求，设计一块用于干涉仪与全息片对准的反射全息和用于形成会聚焦点的透射全息的计算全息图； 

步骤S2：将计算全息图固定在小五维调整架上并将它们一起放置在标准镜头的焦点后面的位置，对干涉条纹进行监控，调节小五维调整架，将干涉条纹调至零条纹，实现计算全息图与干涉仪的精确对准； 

步骤S3：将被测光学元件固定在大五维调整架上并将它们一起放置在会聚焦点处，当会聚球面波前照射到被测光学元件上时，光波将按照对称光路位置反射，反射波前将与干涉仪中的参考波前形成干涉条纹，对干涉条纹进行监控，调节大五维调整架，将干涉条纹调至“猫眼”的条纹形状，即实现被测光学元件在光轴方向位置的达到波长量级对准精度； 

步骤S4：当干涉仪与被测光学元件已经对准之后，将大五维调整架进行固定，然后移除计算全息图，这时再利用干涉仪对被测光学元件进行检测，且计算全息图不影响检测光路。 

6.根据权利要求5所述的用于光学元件在光轴方向位置对准的方法，其特征在于：所述的标准镜头为球面镜头，根据不同的被测光学元件和计算全息图，选择不同的F数。 

7.根据权利要求5所述的用于光学元件在光轴方向位置对准的方法，其特征在于：所述的被测光学元件为平面镜、球面镜、非球面镜、凸面镜或者凹面镜，且被测光学元件的几何中心切线方向与光轴方向垂直。 

8.根据权利要求5所述的用于光学元件在光轴方向位置对准的方法，其特征在于：如果被测光学元件的面形精度达到波长量级，则对应计算全息图的中间部分的透射全息是检测被测光学元件的部分口径面形的测试全息；此时反射波前将按原光路返回，与参考波前形成干涉条纹，此时将干涉条纹调节到零条纹，则亦能实现被测光学元件的波长量级的对准。 

9.根据权利要求8所述的用于光学元件在光轴方向位置对准的方法，还能监控被测光学元件的平移和倾斜，具有多维对准功能。