[发明专利]一种凸非球面反射镜面形的检测装置及检测方法

说明书

本发明涉及光学元件检测技术领域，特别涉及一种凸非球面反射镜面形的检测装置及检测方法，包括：干涉仪、球面标准镜、混合补偿器、以及待检镜；球面标准镜放置在干涉仪和所述混合补偿器之间，待检镜放置在所述混合补偿器的另一侧；干涉仪发出激光照射到所述球面标准镜上后转换为球面波；球面波经混合补偿器之后被调制成符合待检镜面形的波前，并形成干涉条纹；调整所述干涉仪和/或所述混合补偿器或/和所述待检镜的位置直至所述干涉条纹为零条纹，以得到待检镜的面形信息。检测装置中混合补偿器根据待检镜进行设计，其中的光楔和CGH各补偿一部分像差，能够降低CGH的制作难度，降低成本。

技术领域

本申请涉及光学元件检测技术领域，特别涉及一种凸非球面反射镜面形的检测装置及检测方法。

背景技术

光学系统中凸非球面能够减少光学元件的数量，降低系统重量和系统的复杂程度，改善成像质量，扩大视场角度和增大作用距离。光学系统口径越大角分辨率越高，能量收集能力越强。因此大口径非球面光学系统被越来越多的应用于天文光学，空间光学，军事国防等领域，同时其光学系统的次镜也必须相应的增大。例如，LSST望远镜次镜口径为3.4m；E-ELT望远镜次镜口径为4.2m。在空间领域，最早的Hubble太空望远镜次镜口径为300mm，现在的JWST太空望远镜次镜口径达到738mm，而以上这些望远镜的次镜均采用凸非球面。为保证光学衍射成像的极限，口径的增大并不会降低对面形精度的要求，甚至是对面形精度要求越来越高，因而对大口径凸非球面光学元件的检测技术要求也越来越高。

现有的凸非球面的检测方法主要有轮廓检测法，Hindle球补偿检测法，Null lens补偿检测法，CGH补偿检测法，子孔径拼接检测法。其中轮廓检测法检测精度低，只适用于研磨阶段；Hindle球补偿检测法只能检测二次曲面；Null lens补偿检测法在检测大口径大偏离量的凸非球面，需要将Null lens补偿器的参考面设计为凹非球面，并对补偿器参考面设计新的补偿检测装置，同时大口径Null lens补偿器的制作困难，造价昂贵；CGH补偿法在检测较大偏离量的凸非球面时，需要刻画线宽密度较大的CGH，同时随着凸非球面口径的增大，CGH补偿器的口径也要相应的增大，但是现有的CGH制作工艺不能制作线宽密度过密，口径较大的CGH，因此CGH补偿法只能用于检测小口径偏离量适中的凸非球面；对于大口径大偏离量的土匪球面反射镜而言采用CGH补偿法进行检测时存在误差积累，检测精度较低。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种凸非球面反射镜面形的检测装置及检测方法，以解决现有技术中检测大口径大偏离量凸非球面反射镜时存在检测精度不高且检测设备成本高的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种凸非球面反射镜面形的检测装置，所述检测装置包括：干涉仪、球面标准镜、混合补偿器、以及待检镜；

所述球面标准镜放置在所述干涉仪和所述混合补偿器之间，所述待检镜放置在所述混合补偿器的另一侧；

其中，所述混合补偿器根据所述待检镜的几何参数进行设计得到，包括光楔和刻画在所述光楔上的CGH；

所述干涉仪发出激光照射到所述球面标准镜上后转换为球面波；所述球面波经所述混合补偿器之后被调制成符合所述待检镜面形的波前，并形成干涉条纹；调整所述干涉仪和/或所述混合补偿器或/和所述待检镜的位置直至所述干涉条纹为零条纹，以得到待检镜的面形信息。

可选地，所述球面标准镜满足：F≥R，r0r；

其中，F为所述球面标准镜的F/#，R为所述待检镜的R/#，r0为所述球面标准镜的光学面曲率半径，r为所述待检镜的曲率半径。

可选地，所述检测装置还包括多个调整装置；

所述调整装置分别放置在所述干涉仪、所述球面标准镜以及所述待检镜下方，用于调整所述干涉仪和/或所述混合补偿器或/和所述待检镜的位置。