[发明专利]光学元件面形的瞬态数字莫尔移相干涉测量装置和方法

权利要求书

1.光学元件面形的瞬态数字莫尔移相干涉测量装置，其特征在于：其包括：光源(1)、分光镜(2)、参考镜(3)、第一偏振光栅(4)、被测镜(5)、第二偏振光栅(6)、第一成像物镜(7)、第一相机(8)、第二成像物镜(9)和第二相机(10)；

光源出射单色线偏振光，经过分光镜分光后，一部分被反射至参考镜表面，一部分透射至第一偏振光栅，入射参考镜表面的单色线偏振光经参考镜反射后透过分光镜，入射第一偏振光栅的单色线偏振光被第一偏振光栅的分光性能分为+1级左旋圆偏振衍射光作为第一光束和-1级右旋圆偏振衍射光作为第二光束，这两束光分别与入射光成大小相等方向相反的两个夹角，作为频率分别为f_R1、f_R2的不同空间载波入射被测镜表面，并被其反射回第一偏振光栅，经过第一偏振光栅后，第一光束变为右旋圆偏振光，第二光束变为左旋圆偏振光，两者均返回分光镜，经分光镜反射后分别与上述经参考镜反射后透过分光镜的单色线偏振光产生干涉，其中第一光束与线偏振光中的右旋圆偏振成分产生第一干涉光，第二光束与线偏振光中的左旋圆偏振成分产生第二干涉光，第一干涉光经过第二偏振光栅后出射至第一成像物镜，经第一成像物镜会聚后进入第一相机，得到第一干涉图，第二干涉光经过第二偏振光栅后出射至第二成像物镜，经第二成像物镜会聚后进入第二相机，得到第二干涉图。

2.根据权利要求1所述的光学元件面形的瞬态数字莫尔移相干涉测量装置，其特征在于：所述光源出射单色线偏振光，具体偏振方向及波长根据实际测量情况决定，光束口径不小于被测面上被测范围口径。

3.根据权利要求2所述的光学元件面形的瞬态数字莫尔移相干涉测量装置，其特征在于：所述分光镜为非偏振分光镜，其工作波长范围根据光源进行选择，其通光口径不小于被测面上被测范围口径。

4.根据权利要求3所述的光学元件面形的瞬态数字莫尔移相干涉测量装置，其特征在于：所述参考镜具体面形及表面平整度根据实际测量情况决定，其口径不小于被测面上被测范围口径。

5.根据权利要求4所述的光学元件面形的瞬态数字莫尔移相干涉测量装置，其特征在于：所述第一偏振光栅空间周期较大，线偏振光入射后分光得到的两束衍射光间夹角较小，使其载波大小能保证剩余波前带宽在限制范围之内；其工作波长根据光源进行选择，其口径不小于被测面上被测范围口径。

6.根据权利要求5所述的光学元件面形的瞬态数字莫尔移相干涉测量装置，其特征在于：所述被测镜可为平面、球面或非球面。

7.根据权利要求6所述的光学元件面形的瞬态数字莫尔移相干涉测量装置，其特征在于：所述第二偏振光栅空间周期较小，以便将两束干涉光在允许距离范围内完全分离，其工作波长根据光源进行选择，其口径不小于被测面上被测范围口径。

8.根据权利要求7所述的光学元件面形的瞬态数字莫尔移相干涉测量装置，其特征在于：所述第一成像物镜及第二成像物镜具有相同的参数及指标，其焦距根据允许距离范围选择，其成像质量综合测量精度要求及相机参数进行选择，其工作波长根据光源进行选择，其口径根据第二偏振光栅的出射光口径进行选择。

9.根据权利要求8所述的光学元件面形的瞬态数字莫尔移相干涉测量装置，其特征在于：所述第一相机及第二相机具有相同参数及指标，其性能根据测量精度要求进行选择，其工作波长范围根据光源进行选择，其像面尺寸综合第二偏振光栅的出射光口径及成像物镜参数进行选择。