[发明专利]一种离轴椭圆柱面镜表面形貌的检测装置以及检测方法

说明书

本发明提供一种离轴椭圆柱面镜表面形貌的检测装置以及检测方法，属于光学干涉检测领域涉，用于检测待测的离轴椭圆柱面镜的表面形貌，其特征在于，离轴椭圆柱面镜表面形貌的检测装置包括干涉仪，用于发射平面光波；补偿元件，设置在干涉仪的焦前，用于将平面光波转化为柱面光波作为检测光，并反射干涉仪发射的平面光波作为参考光；待测镜夹具，设置在检测光的光路中且位于检测光的汇聚位置远离干涉仪一侧，用于固定离轴椭圆柱面镜并调节离轴椭圆柱面镜与干涉仪之间的位置以及倾斜角度；以及反射镜，设置在检测光经过离轴椭圆柱面镜反射形成的第一反射光的光路中且位于第一反射光的汇聚位置远离待测镜夹具的一侧。

技术领域

本发明属于光学干涉检测领域涉，具体涉及一种离轴椭圆柱面镜表面形貌的检测方法

背景技术

随着光学加工与检测技术的不断发展，非球面被越来越广泛的应用到光学系统当中。离轴二次非球面作为二次非球面主题的一部分，因为具有简化光学系统、提高光学系统的成像质量、增大视场范围、减小光学仪器的尺寸和重量并可避免光学系统遮拦问题的影响等特点而在现代光学领域如天文仪器和空间光学系统中得到了广泛的应用。虽然非球面光学元件具有一定程度的优点，但由于非球面的不同环带的曲率半径不同，致使其加工与检测具有一定的难度。离轴非球面属于特殊的非球面，由于离轴量的存在，致使离轴非球面的几何轴与光轴并不重合，且具有旋转不对称性，所以其加工与检测的难度会进一步加大。其中，离轴椭圆柱面镜属于特殊的离轴非球面，在该领域中对此特殊面形的检测方法的研究尚少。

现有技术中，离轴非球面的检测方法分为非干涉检测法以及干涉检测法。对于非干涉法的测量过程中，接触式测量法需要探针与待测表面相接触，因而会对待测面的面形造成一定程度的损伤；而样板比对法则对样板的加工有较高的要求并且适用的检测范围很小，存在局限性。而干涉法中，光学全息法则必须要有参考非球面实体，高精度全息图的制作也有一定的难度，并且光学全息图复位精度对检测精度的影响较大。计算全息法则对全息样板的计算量较大，对全息样板的复位精度要求严格，且计算全息法属于一对一的检测方法，通用性较差。无像差检测法仅能检测一些具有完善成像点的二次离轴非球面，限制了其应用范围。孔径拼接，其对应的拼接算法都需要利用重叠区域进行拼接，所以检测过程中的调节和对准误差难以消除，而且拼接算法必然引入误差。

离轴椭圆柱面镜属于特殊的离轴非球面，上述方法均不适用于离轴椭圆柱面镜的测量。

发明内容

为解决上述问题，提供一种离轴椭圆柱面镜表面形貌的检测装置以及检测方法，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种离轴椭圆柱面镜表面形貌的检测装置，用于检测待测的离轴椭圆柱面镜的表面形貌，其特征在于，包括干涉仪，用于发射平面光波；补偿元件，设置在干涉仪的焦前，用于将平面光波转化为柱面光波作为检测光，并反射干涉仪发射的平面光波作为参考光；待测镜夹具，设置在检测光的光路中且位于检测光的汇聚位置远离干涉仪一侧，用于固定离轴椭圆柱面镜并调节离轴椭圆柱面镜与干涉仪之间的位置以及倾斜角度；以及反射镜，设置在检测光经过离轴椭圆柱面镜反射形成的第一反射光的光路中且位于第一反射光的汇聚位置远离待测镜夹具的一侧，用于使得第一反射光原路返回形成第二反射光，其中，干涉仪包括CCD探测器，第二反射光经过离轴椭圆柱面镜后形成第三反射光，该第三反射光经过补偿元件后形成平面光波作为待测光，待测光与参考光发生干涉后成像到CCD探测器上，获得干涉条纹。

本发明提供的离轴椭圆柱面镜表面形貌的检测装置，还可以具有这样的特征，其中，补偿元件为检测用柱面镜头，包括呈筒状的镜筒、平面镜以及计算全息图CGH，平面镜以及计算全息图CGH沿平面光波的光路依次设置在镜筒内，平面镜与计算全息图CGH互相平行且光轴重合，用于将平面光波转换为柱面光波。

本发明提供的离轴椭圆柱面镜表面形貌的检测装置，还可以具有这样的特征，其中，反射镜为柱面镜。