[实用新型]光学非球面面形测试仪

说明书

一、技术领域

本实用新型涉及一种光学测量仪器，特别涉及一种相移式横向剪切干涉仪。

二、背景技术

在现代国防科技发展中，非球面光学元件是现代国防光电产品中的重要基础元件，非球面的需求量越来越大，因此光学非球面元件的加工与测试技术已经成为该领域研究的焦点。目前主要的测试方法有：激光扫描法、三坐标测量法、计算全息法等，激光扫描法及三坐标测量法的缺点是单点测量，测量时间长，难于得到二维面形数据，而且设备昂贵。计算全息法的缺点是所做的全息片只能测量一种非球面，而且制作过程非常烦琐。

三、发明内容

本使用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种测量速度快，测量精度高的光学非球面面形测试仪。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：包括光学系统、监视器、显视器、高压放大器、计算机、D/A接口和图象采集卡，监视器、显视器、高压放大器、计算机之间采用信号线联接，计算机、D/A接口与图象采集卡通过计算机插口联接，其特点是，光学系统包括一氦氖激光器，在氦氖激光器的发射端依次设置有减光器和反射镜，在反射镜的光路中依次设置有扩束镜和分束立方棱镜，分束立方棱镜的反射光路中依次设置有分束立方棱镜和标准透镜，被测镜放置在标准透镜的后面，分束立方棱镜的反射光路中设置有反射镜，经反射镜反射的光再透过分束立方棱镜射入分束立方棱镜另一端与监视器相连接的CCD摄像机上，经被测件反射回来又透过分束立方棱镜的光路中依次设置有剪切立方棱镜、玻璃平板和剪切直角棱镜，在剪切立方棱镜的反射光路中依次设置有相移直角棱镜和与高压放大器相连接的压电陶瓷，且相移直角棱镜与压电陶瓷相连，剪切立方棱镜的出射光路中设置有与监视器相连接的CCD摄相机。

本实用新型的另一特点是：剪切直角棱镜可沿X轴上下移动，平板玻璃可绕X轴转动，相移直角棱镜可通过压电陶瓷的伸缩沿X轴前后移动。

本实用新型的剪切功能由剪切直角棱镜的移动和玻璃平板的转动实现，相移功能由压电陶瓷驱动相移直角棱镜完成，可对二次非球面和任意高次曲面进行一维、二维的采集与数据处理，得到被测非球面度。测量速度快，测量精度高。

四、附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

图2是本实用新型光学系统17的结构示意图。

五、具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作进一步详细说明。

参见图1，2；本实用新型包括一光学系统17，光学系统17包括氦氖激光器1，在氦氖激光器1的发射端依次设置有减光器16和反射镜2，在反射镜2的光路中依次设置有扩束镜3和分束立方棱镜4，分束立方棱镜4的反射光路中依次设置有分束立方棱镜6和标准透镜7，被测镜8放置在标准透镜7的后面，分束立方棱镜6的反射光路中设置有反射镜13，经反射镜13反射的光再透过分束立方棱镜6射入分束立方棱镜6另一端与监视器18相连接的CCD摄像机14上，监视器18通过信号线与监视器19、显视器24、高压放大器22、计算机23相连，计算机23、D/A接口21与图象采集卡20通过计算机插口联接，经被测镜8反射回来又透过分束立方棱镜4的光路中依次设置有剪切立方棱镜5、玻璃平板12和剪切直角棱镜10，剪切直角棱镜10可沿X轴上下移动，实现X方向的剪切，平板玻璃12可绕X轴转动，实现沿Y方向的剪切，在剪切立方棱镜5的反射光路中依次设置有相移直角棱镜9和与高压放大器22相连接的压电陶瓷11，且相移直角棱镜9与压电陶瓷11相连，相移直角棱镜9可通过压电陶瓷11的伸缩沿X轴前后移动，实现相移。剪切立方棱镜5的出射光路中设置有与监视器19相连接的CCD摄相机15，

本实用新型由氦氖激光器1发出相干光束，经减光器16、反射镜2后，进入扩束镜3，经分束立方棱镜4反射后，进入分束立方棱镜6，其透射光进入标准透镜7后沿法向入射到被测镜8的表面上，光束在被测镜8上反射后再次进入标准透镜7、分束立方棱镜6和分束立方棱镜4后进入剪切立方棱镜5，被剪切立方棱镜5反射的光束经相移直角棱镜9反射再次进入剪切立方棱镜5后进入CCD摄像机15；透过剪切立方棱镜5的透射光束经平板玻璃12进入剪切直角棱镜10，反射光束再经剪切立方棱镜5反射后进入CCD摄像机15。因此在监视器19上得到的是由被测反射波面剪切后的两个错开波面的干涉条纹图。使剪切直角棱镜10沿X方向运动可实现X方向的剪切，绕X轴转动平板玻璃12，可实现沿Y方向的剪切，用压电陶瓷11驱动相移直角棱镜9在X轴前后移动，可实现相移。分束立方棱镜6、反射镜13、CCD摄像机14及监视器18组成被测件的目视调校系统，射入分束立方棱镜6的反射光经反射镜13反射后又透过立方棱镜6进入调校用CCD摄象机14，并在监视器18上出现一光点，这一光点是调校的基准。被测波面在立方棱镜6上反射后也进入CCD摄像机14，在监视器18上出现一测试光点，调整被测镜8，使这一光点和基准光点大致重合，这样就可以通过CCD摄像机15和图像采集卡20将剪切干涉条纹图送达计算机23通过显视器24显示，CCD摄像机15是将照在其上的光信号转化为电信号，形成视频信号，通过图像采集卡20可以在监视器19上得到剪切干涉条纹图，然后利用计算机23控制高压放大器22驱动压电陶瓷11的伸缩，从而移动相移直角棱镜9，在干涉场得到一系列位相变化的干涉条纹图，这时用计算机23和图像采集卡20采集得到这些剪切干涉条纹图的图像数据，存储在计算机23中，留待以后处理。