[发明专利]一种光学凸球面面形的检测装置及方法

摘要

本发明提供一种光学凸球面面形的检测装置及方法，该装置中，光源发出波长可变的线偏振准单色光，经滤波孔、第一扩束镜、空间滤波器、第二扩束镜、λ/4波片和第一聚焦透镜聚焦于小孔中心。一部分小孔衍射波经第二聚焦透镜照射到被测凸球面表面，经过反射后形成检测光束，经第二聚焦透镜聚焦于小孔附近，在小孔衍射板背面反射，再与另一部分作为参考光束的小孔衍射波发生干涉。将被测凸球面换为一随机球，其球心与被测凸球面球心位置重合，通过多次测量标定第二聚焦透镜引入的聚焦系统误差。本发明利用接近理想球面的小孔衍射波作为参考波，采用随机球法多次测量标定聚焦系统误差，能够实现对光学凸球面面形的高精度测量。

主权项

一种光学凸球面面形的检测装置，其特征在于，该装置包括：光源、第一滤波孔、第一扩束镜、第二滤波孔、第二扩束镜、λ/4波片、第一聚焦透镜、小孔衍射板、第二聚焦透镜、夹持架、成像透镜、CCD探测器和计算机；其中：第一滤波孔放置在光源的出光口，第一扩束镜放置在第一滤波孔和第二滤波孔中间，第一滤波孔放置的位置为第一扩束镜物面位置，第二滤波孔放置在第一扩束镜像面位置；第二扩束镜的前焦点与第二滤波孔的位置重合，λ/4波片放置在第二扩束镜与第一聚焦透镜之间，小孔衍射板放置在第一聚焦透镜焦点处，小孔衍射板的小孔中心与焦点重合；光源，用于发出波长可变的激光作为照明光源，并实现测量过程中的移相；第一滤波孔，利用衍射效应将光源发出的光发散；第一扩束镜，用于收集通过第一滤波孔后的发射光；第二滤波孔，用于过滤经第一扩束镜聚焦后光束中的杂散光；第二扩束镜，用于将第二滤波孔过滤后的发散光变为平行光；λ/4波片，用于将光源发出的线偏振光转化为圆偏振光；第一聚焦透镜，用于平行光束聚焦；小孔衍射板，用于产生衍射波，并反射聚焦后的检测光束；第二聚焦透镜位于小孔衍射板和夹持架之间；夹持架，用于放置凸球面或者随机球；第一滤波孔、第一扩束镜、第二滤波孔、第二扩束镜、λ/4波片、第一聚焦透镜各中心与小孔衍射板上的小孔中心都在同一光轴上；第二聚焦透镜将一部分发散的小孔衍射波转换为会聚波，经夹持架上的被测凸球面或随机球反射后，形成检测光束；检测光束被第二聚焦透镜聚焦，再经小孔衍射板背面反射，与另一部分未经被测凸球面反射的小孔衍射波相遇而形成干涉，所述另一部分衍射波作为参考光束；成像透镜位于小孔衍射板与CCD探测器之间，CCD探测器放在成像透镜后面，成像透镜，用于将所述检测光束和所述参考光束相遇后的干涉图案投射到CCD探测器上；计算机与光源、CCD探测器连接，计算机控制光源按照测量要求调制波长，并存储处理CCD探测器记录的干涉图案，标定系统误差，计算被测凸球面面形。