[实用新型]一种离轴椭球面镜的检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学检测技术领域，特别是一种基于斐索干涉仪的离轴椭球面镜的检测装置及其检测方法。

背景技术

光学元件的传统检测方法与技术已沿用了数十年。光学检测涉及被测元件材料、口径、种类以及测试技术、仪器和设备等。被测元件的种类繁多，包括有平行平板、球面、非球面、自由曲面、衍射光栅、锥镜、柱面透镜等，非球面中有特殊的非球面如抛物面、椭球面、双曲面和除此以外的其它非球面。光学检测中常用的主要仪器可分为干涉仪类、表面轮廓仪类、MTF测试仪类、精密球径仪类、焦距与偏心测试仪器类及其它仪器等。

国内外都在研制和发展各自的先进仪器。国内以南京理工大学和成都太科公司为代表的干涉仪制造厂家，各类数字式干涉仪的产品口径有Φ25mm～Φ600mm；进口以美国Zygo公司为代表的从口径4″～32″的各类干涉仪；Zygo公司以3D干涉显微镜为基本原理发展的非接触式表面轮廓仪，从早期的Maxim3D5700到现代最新的Zemapper System等；英国Tayloy-Hobson触针式轮廓仪；满足实际需求的三坐标测量仪、4D干涉仪等。

然而，在光学检测仪器和技术应用上，仍存在很多问题和不足。目前，尚未有关于离轴椭球面快速检测的方法或装置。现有检测仪器如Zygo干涉仪、牛顿干涉仪、4D干涉仪、Tayloy-Hobson等均无法直接检测离轴椭球面。

实用新型内容

本实用新型的目的是以克服目前对离轴椭球面进行检测的调整困难，提供一种基于斐索干涉仪的离轴椭球面检测装置及其检测方法。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种离轴椭球面镜的检测装置，其特点在于，该装置由斐索干涉仪及其标准球面镜、五维调整架、补偿小球及其三维调整架组成，标准球面镜是所述的斐索干涉仪的光束输出窗口，所述的五维调整架的顶面固定一基座，在该基座的一端固定所述的三维调整架，另一端供待测离轴椭球面镜摆放，所述的斐索干涉仪位于所述的基座摆放待测离轴椭球面镜的正上方。

所述的三维调整架具有X、Y、Z三维，所述的五维调整架具有X、Y、Z、Tip&Tilt五维。

所述的待测离轴椭球面镜为凹面镜。

一种利用所述的离轴椭球面镜的检测装置检测待测离轴椭球面镜的方法，其特点在于，该方法包括下列步骤：

①根据待测离轴椭球面镜的设计尺寸，按照图6中所示，计算θ1，θ1可根据已知的L1、L2、L3由三角公式求得；可根据标准球面镜的已知参数R0和D0求得。根据的原则选择选择最接近于θ₁所对应的标准球面镜安装到所述的斐索干涉仪上，标准球面镜的选择以最大限度利用斐索干涉仪的出射光能，即确保斐索干涉仪的出射光全部照射在该待测离轴椭球面镜上；

②将待测离轴椭球面镜固定在基座上，调整五维调整架使基座的上表面处于水平，开启所述的斐索干涉仪，该斐索干涉仪发出的光束经所述的标准球面镜全部照射在基座上的待测离轴椭球面镜；

③调整五维调整架的高度，使斐索干涉仪发出的光束经所述的待测离轴椭球面镜后聚焦，该焦点即为待测离轴椭球面镜的焦点F2，此时所述的斐索干涉仪输出的球面波的焦点位于待测离轴椭球面镜的另一个焦点F1；

④通过对三维调整架的调整使补偿小球置于待测离轴椭球面镜的焦点F2的位置上；

⑤所述的斐索干涉仪即得到待测离轴椭球面镜的面型。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是能够快速定位被测离轴椭球面，提高检测离轴椭球面的效率，从而提高了生产效率，降低了检测成本。

附图说明

图1是本实用新型离轴椭球面镜的检测装置的结构示意图。

图2是本实用新型离轴椭球面镜的检测装置的光路图。

图3是补偿小球及其三维调整架和待测离轴椭球面镜的正视图。

图4是五维调整架的侧视图。

图5是被测离轴椭球面的三视图，（a）为正视图，（b）为右视图，（c）为俯视图。

图6是选择标准球面镜的计算示意图。

图中：1—斐索干涉仪，2—斐索干涉仪用标准球面镜，3—待测离轴椭圆面镜，4—补偿小球，5—补偿小球的三维调整架，6—待测离轴椭球面镜的五维调整架7—斐索干涉仪发出的平行单色光，8—经标准球面镜透射的光线，9—经待测离轴椭圆面镜反射的光线，10—经补偿小球反射的光线，11—经待测离轴椭圆面镜再次反射的光线，12—经标准球面镜表面折射回干涉仪的光线，A—标准球面镜的内反射面，A’—标准球面镜的外表面，B—待测离轴椭圆面镜。