[发明专利]大口径凸非球面光学元件的面形精度检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种大口径凸非球面光学元件的面形精度检测装置，其特征在于，包括干涉仪和沿所述干涉仪的光束出射方向依次设置的球面标准镜和Hindle-Shell补偿器，所述Hindle-Shell补偿器的口径大于被测光学元件的口径，所述Hindle-Shell补偿器的前表面为凸面、后表面为凹球面；所述干涉仪发出的光束经过所述球面标准镜转换为球面波后入射到所述Hindle-Shell补偿器，通过所述Hindle-Shell补偿器变为与所述被测光学元件的面形相匹配的波前入射到所述被测光学元件，在所述被测光学元件与所述Hindle-Shell补偿器之间进行二次反射后，回到所述干涉仪形成包含所述被测光学元件的面形信息的干涉条纹。

2.如权利要求1所述的大口径凸非球面光学元件的面形精度检测装置，其特征在于，还包括所述Hindle-Shell补偿器凹面一侧的球面反射镜，在检测所述被测光学元件的面形精度之前，先将所述被测光学元件替换为所述球面反射镜，通过所述Hindle-Shell补偿器的球面波入射到所述球面反射镜，调节所述Hindle-Shell补偿器和所述球面反射镜的位置，直至所述干涉仪的干涉条纹为零条纹，再将所述球面反射镜替换为所述被测光学元件。

3.如权利要求2所述的大口径凸非球面光学元件的面形精度检测装置，其特征在于，在将所述球面反射镜替换为所述被测光学元件后，调节所述被测光学元件的位置，至所述干涉仪的干涉条纹最稀疏或为零条纹。

4.如权利要求1所述的大口径凸非球面光学元件的面形精度检测装置，其特征在于，还包括干涉仪调整装置、补偿器调整装置、球面镜调整装置和光学元件调整装置，所述干涉仪安装在所述干涉仪调整装置上，所述Hindle-Shell补偿器安装在所述补偿器调整装置上，所述球面反射镜安装在所述球面镜调整装置，所述被测光学元件安装在所述光学元件调整装置上。

5.一种利用如权利要求1-4中任一项所述的大口径凸非球面光学元件的面形精度检测装置的面形精度检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、根据被测光学元件的参数选择球面标准镜和设计Hindle-Shell补偿器；

S2、将所述Hindle-Shell补偿器同轴放置在球面标准镜与球面反射镜之间，调节所述球面反射镜与所述Hindle-Shell补偿器的位置，直至干涉仪的干涉条纹为零条纹，记录为所述干涉仪的第一检测结果，所述第一检测结果包括所述Hindle-Shell补偿器的系统误差；

S3、将所述球面反射镜替换为被测光学元件，并调节所述被测光学元件的位置，直至所述干涉仪的干涉条纹最稀疏或为零条纹，记录为所述干涉仪的第二检测结果，所述第二检测结果包括所述被测光学元件的面形信息和所述Hindle-Shell补偿器的系统误差；

S4、将所述第二检测结果与所述第一检测结果相减，获得所述被测光学元件的面形信息。

6.如权利要求5所述的面形精度检测方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述干涉仪发出的光束经过所述球面标准镜转换为球面波后入射到所述Hindle-Shell补偿器，通过所述Hindle-Shell补偿器变为与所述被测光学元件的面形相匹配的波前入射到所述被测光学元件，在所述被测光学元件与所述Hindle-Shell补偿器之间进行二次反射后，回到所述干涉仪形成包含所述被测光学元件的面形信息和所述Hindle-Shell补偿器的干涉条纹。

7.如权利要求6所述的面形精度检测方法，其特征在于，在步骤S1中，所述球面标准镜的选择如下：

所述球面标准镜的F/#≤所述Hindle-Shell补偿器凸面的R/#；其中，F/#＝f/D，f为所述球面标准镜的焦距、D为所述球面标准镜的口径；R/#＝r_H/d_H，r_H是所述Hindle-Shell补偿器凸面顶点的曲率半径，d_H为所述Hindle-Shell补偿器的口径。

8.如权利要求6所述的面形精度检测方法，其特征在于，在步骤S1中，所述Hindle-Shell补偿器的设计如下：

所述Hindle-Shell补偿器的口径大于所述被测光学元件的口径，且所述Hindle-Shell补偿器的凹面为球面。