[发明专利]一种光学元件面形误差的高精度测试装置及方法

权利要求书

1.一种光学元件面形误差的高精度测试装置，该装置包括探测装置(1)、照明系统(2)、可转动的小孔板(3)和待测光学元件(4)；其特征是，所述可转动的小孔板(3)上设置有小孔(5)、中心孔(6)和方孔(7)；可转动的小孔板(3)以中心孔(6)为圆心转动；小孔(5)到中心孔(6)的距离与方孔(7)到中心孔(6)的距离相等，所述中心孔(6)的直径为其中NA为待测光学元件(4)的数值孔径；λ为照明系统(2)发出光束的波长，照明系统(2)发出的光束经过可转动的小孔板(3)的中心孔(6)后产生理想测试光束，光束经过待测光学元件(4)反射会聚后穿过可转动的小孔板(3)上的小孔(5)或者方孔(7)后，被探测装置(1)采集。

2.根据权利要求1所述的一种光学元件面形误差的高精度测试装置，其特征在于，所述探测装置(1)由显微物镜(8)、精密轴向微调导轨(9)、适配镜头(10)、CCD探测器(11)和精密五维调整机构(12)组成；所述显微物镜(8)和适配镜头(10)组成光学放大系统，将星点图像成像在CCD探测器(11)上，显微物镜(8)、适配镜头(10)和CCD探测器(11)安装在精密轴向微调导轨(9)上，所述精密轴向微调导轨(9)安装在精密五维调整机构(12)上。

3.根据权利要求1所述的一种光学元件面形误差的高精度测试装置，其特征在于，所述照明系统(2)由偏振分光棱镜(13)、第一二分之一波片(14)、第二二分之一波片(15)、光度计(16)和照明物镜(17)组成；照明系统(2)发出的光束经偏振分光棱镜(13)分为两束，一束光经反射至第二二分之一波片(15)被光度计(16)采集，另一束光透射至第一二分之一波片(14)和照明物镜(17)汇聚到可转动的小孔板的中心孔(6)。

4.一种光学元件面形误差的高精度测试方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：

步骤一、将探测装置(1)对准可转动的小孔板上的小孔(5)，照明系统(2)发出的光束经过可转动的小孔板的中心孔(6)后产生理想测试光束，光束经过待测光学元件(4)反射会聚后，穿过可转动的小孔板(3)上的小孔(5)，被探测装置(1)采集；通过前后移动探测装置(1)中的精密轴向微调导轨(9)，获得由小孔(5)衍射的不同离焦星点图像；

步骤二、计算探测装置(1)的光学波前误差；

步骤三、将步骤一所述的探测装置(1)对准可转动的小孔板(3)的方孔(6)，照明系统(2)发出的光束经过可转动的小孔板(3)的中心孔(6)后产生理想测试光束，光束经过待测光学元件(4)反射会聚后，穿过可转动的小孔板(3)上的方孔(7)，被探测装置(1)采集；通过前后移动探测装置(1)中精密轴向微调导轨(9)，获得待测光学元件(4)不同的离焦星点图像；

步骤四、计算探测装置(1)和待测光学元件(4)的光学波前误差，然后将所述光学波前误差减去所述步骤二所述探测装置(1)的光学波前误差，获得待测光学元件(4)的面形误差。