[发明专利]非圆柱面面形的可变一维球差干涉测量系统及应用方法

权利要求书

1.一种非圆柱面面形的可变一维球差干涉测量系统，其特征在于，包括波面干涉仪(1)、圆柱面CGH(4)、柱面单透镜(5)和非圆柱面(6)，所述波面干涉仪(1)带有平面镜头(2)，所述波面干涉仪(1)通过平面镜头(2)发出的平面波面依次经过圆柱面CGH(4)、柱面单透镜(5)后落到非圆柱面(6)上，所述圆柱面CGH(4)用于将平面镜头(2)发出的平面波面转换成圆柱面波面，所述柱面单透镜(5)用于将圆柱面CGH(4)发出的圆柱面波面转换成非圆柱面波面，所述柱面单透镜(5)安装在沿光轴方向布置的轨道上，以通过改变柱面单透镜(5)到圆柱面CGH(4)的距离提供变化的用于补偿非圆柱面(6)的一维球差，以及通过改变非圆柱面(6)与柱面单透镜(5)的距离可以适应不同曲率半径的非圆柱面(6)的检测。

2.根据权利要求1所述的非圆柱面面形的可变一维球差干涉测量系统，其特征在于，所述平面镜头(2)上还设有用于检测柱面单透镜(5)到圆柱面CGH(4)的距离、非圆柱面(6)与柱面单透镜(5)的距离的测距装置(3)。

3.根据权利要求2所述的非圆柱面面形的可变一维球差干涉测量系统，其特征在于，所述测距装置(3)为基于短相干的干涉仪、双频激光干涉仪、外差测距干涉仪、迈克耳逊干涉仪、光纤干涉测距仪或激光跟踪仪。

4.根据权利要求1所述的非圆柱面面形的可变一维球差干涉测量系统，其特征在于，所述波面干涉仪(1)为菲索型干涉仪或泰曼-格林型干涉仪。

5.根据权利要求1所述的非圆柱面面形的可变一维球差干涉测量系统，其特征在于，所述柱面单透镜(5)为双凸圆柱面透镜、双凹圆柱面透镜、平凸圆柱面透镜、平凹圆柱面透镜中的一种或任意两种以上的组合。

6.根据权利要求1所述的非圆柱面面形的可变一维球差干涉测量系统，其特征在于，所述非圆柱面(6)的截面为二次曲线或高次曲线。

7.根据权利要求6所述的非圆柱面面形的可变一维球差干涉测量系统，其特征在于，所述二次曲线或高次曲线的柱面的函数表达式为：

上式中，z表示非圆柱面(6)的矢高，c为顶点曲率，k为非圆柱面(6)的截面曲线的二次常数，A₄,A₆,A₈,…分别为非圆柱面(6)的截面曲线高次项x⁴,x⁶,x⁸,…的系数，x为二次曲线或高次曲线的柱面上任意点的x轴横坐标。

8.一种权利要求1～7中任意一项所述的非圆柱面面形的可变一维球差干涉测量系统的应用方法，其特征在于，包括：

S1)在波面干涉仪(1)的平面镜头(2)之后放入圆柱面CGH(4)，并通过圆柱面CGH(4)的对准区域调整圆柱面CGH(4)，完成圆柱面CGH(4)与干涉仪的对准；

S2)在圆柱面CGH(4)焦线之后依次放置柱面单透镜(5)和非圆柱面(6)；

S3)调整柱面单透镜(5)到圆柱面CGH(4)之间的距离，以及非圆柱面(6)到柱面单透镜(5)之间的距离，使干涉条纹可解析，并实施干涉检测得到干涉测量结果；

S4)在圆柱面CGH(4)和平面镜头(2)之间插入测距装置(3)，测量柱面单透镜(5)到圆柱面CGH(4)的距离以及非圆柱面(6)到柱面单透镜(5)的距离；

S5)基于测距装置(3)的测量结果，圆柱面CGH(4)、柱面单透镜(5)和非圆柱面(6)的设计参数，在光学设计软件中对检测光路进行仿真，得到检测光路的理论剩余像差；

S6)根据干涉测量结果和检测光路的理论剩余像差获取非圆柱面(6)的面形误差。

9.根据权利要求8所述的非圆柱面面形的可变一维球差干涉测量系统的应用方法，其特征在于，步骤S6)中在光学设计软件中对检测光路进行仿真时，仿真柱面单透镜(5)到圆柱面CGH(4)的焦线距离为50mm到200mm范围内，非圆柱面(6)到柱面单透镜(5)之间的距离在0到3500mm范围内。

10.根据权利要求9所述的非圆柱面面形的可变一维球差干涉测量系统的应用方法，其特征在于，步骤S6)中根据干涉测量结果和检测光路的理论剩余像差获取非圆柱面(6)的面形误差具体是指将检测光路的理论剩余像差从干涉测量结果中去除，从而得到非圆柱面(6)的面形误差。