[发明专利]非球面空间位置的快速调整方法

说明书

非球面空间位置的快速调整装置及调整方法，属于超高精度非球面面形检测领域。该装置包括干涉仪、安装在干涉仪下端的补偿器、调整机构、安装在调整机构上的检测支撑平台、安装在检测支撑平台上的被测非球面；所述调整机构用于调整被测非球面的倾斜、偏心和离焦。本发明通过建立调整机构中X、Y、Tilt X、Tilt Y等自由度和面形检测结果中Zernike项中的倾斜以及慧差之间的调整关系的矩阵方程，通过解矩阵方程得出调整台X、Y、Tilt X、Tilt Y等自由度所需的调整量，这样只需进行一次调整即可将被测非球面调整到位，节省大量的非球面调整时间。本发明结构简单、装调方便、成本低，调整方法快速、简单、调整精度高。

技术领域

本发明属于超高精度非球面面形检测技术领域，具体涉及一种非球面空间位置的快速调整装置及调整方法。

背景技术

目前，非球面光学元件在光学系统中得到了广泛应用，非球面光学元件的制造对现代光学加工和检测技术提出了挑战。这是因为光学制造的精度和效率在很大程度上依赖于检测技术，所以高精度检测对于非球面光学元件尤其是大型非球面光学元件的制造有着非常重要的意义。

非球面光学元件相对于补偿器光轴的X、Y方向的偏心，X、Y方向的倾斜与检测结果的zernike系数中的倾斜和慧差相关。因此，可以通过调整非球面光学元件X、Y方向的偏心，X、Y方向的倾斜以及距离补偿器的距离从而将非球面光学元件检测结果的zernike系数中的倾斜、慧差和离焦项系数调整到0，就可以将非球面光学元件调整到理论检测位置，即非球面光学元件被测面的光轴与补偿器系统的光轴穿轴。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种非球面空间位置的快速调整装置及调整方法。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的非球面空间位置的快速调整装置，包括：干涉仪、安装在干涉仪下端的补偿器、调整机构、安装在调整机构上的检测支撑平台、安装在检测支撑平台上的被测非球面；所述调整机构用于调整被测非球面的倾斜、偏心和离焦。

进一步的，所述干涉仪发出的光经补偿器后形成理想的球面波入射到被测非球面的表面，被测非球面将该理想的球面波反射回干涉仪中，并在干涉仪的 CCD上形成干涉条纹。

进一步的，所述被测非球面为旋转对称非球面，其表达式为：

式(1)中：r²＝x²+y²，c＝1/R₀，x为被测非球面口径在x方向的分量， y为被测非球面口径在x方向的分量，R₀为被测非球面的顶点曲率半径，a₄～a_n为非球面高阶系数，k为二次曲面常数。

进一步的，所述调整机构为电动或手动的五自由度调整机构。

本发明还提供了一种非球面空间位置的快速调整方法，包括以下步骤：

步骤一、通过调整机构将被测非球面调整到理论检测位置，此理论检测位置作为被测非球面检测的初始位置，利用干涉仪及补偿器检测被测非球面，得到被测非球面面形检测结果，记录检测结果的zernike系数中的离焦z4，倾斜z2、 z3，慧差系数z7、z8；

步骤二、利用调整机构调整被测非球面在X方向平移Δx微米，测量被测非球面面形，得到此时的检测结果的zernike系数中的倾斜z2x′、z3x′，慧差系数z7x′、z8x′；

步骤三、利用调整机构调整被测非球面在Y方向平移Δy微米，测量被测非球面面形，得到此时的检测结果的zernike系数中的倾斜z2y′、z3y′，慧差系数z7y′、z8y′；