[发明专利]一种非球面反射镜曲率半径检测装置及方法

说明书

本发明属于镜面检测技术领域，提供了一种CGH补偿器及基于该CGH补偿器的非球面反射镜曲率半径检测装置，对中心带有孔的非球面镜进行检测。通过获取待检镜面形误差及离焦量，根据离焦量计算得到待检镜的曲率半径误差，利用曲率误差公式对各个区域的测量值进行合成，得到曲率半径误差，得到待检镜的曲率半径。

技术领域

本发明属于镜面检测技术领域，具体涉及一种CGH补偿器，利用CGH补偿器实现非球面反射镜曲率半径检测装置和方法。

背景技术

曲率半径是光学元件的重要参数之一，其准确性影响着光学系统的性能。曲率半径的测量精度直接影响其他光学参数，进而影响光学系统的成像质量。因此，对光学元件曲率半径的高精度测量是极其重要的环节。但影响曲率半径测量精度的因素众多，因此高精度曲率半径测量一直是光学检测中的一个难题。

测量曲率半径的方法有很多，按照测量方式主要分为接触式测量和非接触式测量。接触式测量方法有样板法、牛顿环法、球径仪法、三坐标测量法、激光跟踪仪法等。接触式测量方法测量范围广泛，但是这些方法在测量过程中需要接触被测光学元件，易划伤被测表面，因此应用会受到一定的限制。非接触式测量主要有刀口阴影法、自准直显微镜法、激光干涉测量法、激光差动共焦法等方法。刀口阴影法测量方法简单，但在检测过程中对环境要求较高，要求检测环境振动较小且稍暗。自准直显微镜法根据自准直技术来测量曲率半径，但该方法的测量精度受限于人眼的调焦误差与测长系统。激光干涉测量法是目前使用最广泛的一种曲率半径测量方法，但其光路易受检测环境影响，抗干扰能力弱。激光差动共焦法将差动共焦原理应用于曲率半径测量，该方法较其他方法定焦精度高，但是该测量系统装置复杂，且只能用于测量球面曲率半径，对于使用广泛的非球面中心点曲率半径的测量并不适用。

发明内容

本发明为了解现有技术中无法对非球面的待检镜进行检测，提出了一种非球面反射镜曲率半径检测装置和方法，可以测量球面、非球面、非球面顶点的曲率半径检测，能够精确的实现光学元件的面形测量的同时兼顾曲率半径的检测，检测精度较高，装置简单，操作简单易行。为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

一种CGH补偿器设计方法，包括：

S1、设计环形主区域，在光学设计软件中输入待检镜的参数，将环形主区域面形设置为泽尼克系数，通过改变泽尼克系数及距离参数，进行优化，使得波前为零；

S2、设计对准区域，使得光线入射到对准区域上，被CGH补偿器反射回来，以此来判断干涉仪和CGH补偿器的位置关系，改变对准区域的泽尼克系数，优化使得波前为零；

S3、设计猫眼区域，根据待检镜参数、环形主区域和对准区域的参数，进行双光路光线追迹，使通过环形猫眼区域的光线透射到待检镜上后，经位于光轴中心位置的中心猫眼区域对称返回，改变泽尼克系数，优化设计使得波前为零。

优选地，对准区域位于外环带，用于对准CGH补偿器和干涉仪；

猫眼区域位于内环带，分为环形猫眼区域和中心猫眼区域两部分，用于检测CGH补偿器与待检镜的距离偏差；

环形主区域位于环形猫眼区域和中心猫眼区域之间，用于检测待检镜的面形误差及离焦量。

一种非球面反射镜曲率半径检测装置，采用干涉仪对中心带孔的非球面待检镜进行检测，其特征在于，包括标准镜和上述方法设计的CGH补偿器。

优选地，标准镜放置在干涉仪和CGH补偿器之间，待检镜放置在CGH补偿器的另一侧；

干涉仪发出的光线经过标准镜后出射，出射光束的焦点位置处放置滤波器，经过滤波器的光入射到CGH补偿器上，根据CGH补偿器不同的区域，光束反射回干涉仪或经过CGH补偿器透射后入射到待检镜上，通过环形主区域检测待检镜面形及曲率半径误差，通过分析得到待检镜的面形误差和曲率半径。