[发明专利]一种大相对口径非球面镜相位恢复的检测装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学测试技术领域，特别是涉及一种针对凹面非球面反射镜进行测量的大相对口径非球面镜相位恢复的检测装置与方法。

背景技术

在大口径非球面镜的抛光加工阶段，通常的定量检测方法由无像差法和补偿器零检验法。无像差点法仅适用于二次曲面的检测，然而对于大口径非球面镜所需的高精度辅助镜通常制造困难且价格昂贵。

补偿器零检验法是广泛使用的一种大口径非球面镜的检测方法，该方法的实质是借助补偿器把平面或球面波前转换为与被测非球面镜理论形状重合的非球面波前，由补偿器出射的波前，其最大优点在于所适用的辅助元件补偿器的直径比被检验镜直径小得多。为了对被测非球面镜作出可靠结论，补偿器必须具有所要求的面形质量，并相对于被检非球面正确地安装；因此补偿器的结构应该足够简单，它们的每个单片均可用通常的方法以必要的精度检验，利用各结构元素的分别检验来保证补偿器整体检验的可靠性。然而，随着被测非球面镜相对口径的增大，补偿器可能将具有的复杂的结构，并且对其制造和装调精度也将提出更苛刻的要求，这使得这一检测技术在检测大相对口径非球面镜时存在很多困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于衍射图像的非球面镜测量方法。避免采用特殊和专门的光学器件和设备，最大程度上简化测量系统的结构，降低加工制造的难度，实现低成本、高精度、高效率的大相对口径非球面镜相位恢复的检测装置与方法。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

大相对口径非球面镜相位恢复的检测装置：包括安装在平台上的激光源，分光棱镜，数码相机，所述分光棱镜安装在激光源的正前方，并与激光源的光的射出方向呈45度夹角；所述数码相机安装在激光源的一侧，且与分光棱镜按照光学成像原理布置；激光源与分光棱镜之间安装可变光阑，计算机装载专用软件，通过电缆与激光源、数码相机和平台的支架的运动机构电连接。

所述平台安装在支架上，支架上安装沿X、Y、Z轴平移和绕Y、Z轴转动的受计算机控制的五自由度运动机构，运动机构与计算机用电缆电连接。

所述激光源的波长为400nm-760nm。

所述数码相机的分辨率不低于100万象素。

所述可变光阑设置有可变光阑孔。

大相对口径非球面镜相位恢复的检测方法：包括开始步骤检测准备(101)和结束步骤输出检测结果(116)，其特征在于：所述检测准备(101)和输出检测结果(116)步骤之间，首先进行循环参数设置(104)，然后获取现场数码照片(102)或者历史数码照片(103)，进行设定等效计算波长和设定图像有效计算区域(105)，初始化面形误差数据(106)，从步骤m值判断(107)开始进行m次循环的GS迭代算法处理，最后输出检测结果(116)。

所述m次GS迭代算法的循环步骤：等效波长衍射到离焦平面(108)后同时进行的步骤是，保留相位(109)，在有效区域内用图像数据作为强度数据(110)和在有效区域外用保留强度数据(111)，然后进入步骤合成新的离焦光场(112)、等效波长衍射到镜平面(113)，保留相位和施加镜面幅值约束(114)，m值加一(115)进入m值判断(107)，如果判断结果为否，从等效波长衍射到离焦平面(108)起进入下一个循环，如果判断结果为是，进入步骤输出检测结果(116)出具检测报告。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：低成本、高精度、高效率。适合于大口径非球面镜的生产企业、科研和检测单位使用。

附图说明

图1为本发明装置一实施例结构示意图，

图2为图1的A-A视图，

图3为本发明方法的流程图。

图中：1-激光源，2-平台，3-分光棱镜，4-数码相机，5-电缆，6-计算机，7-被测镜面，8-支架，9-可变光阑，10-可变光阑孔，101-检测准备，102-现场数码照片，103-历史数码照片，104-参数设置，105-设定等效计算波长和设定图像有效计算区域，106-初始化面形误差数据，107-m值判断，108-等效波长衍射到离焦平面，109-保留相位，110-在有效区域内用图像数据作为强度数据，111-在有效区域外用保留强度数据，112-新的离焦光场，113-等效波长衍射到镜平面，114-保留相位和施加镜面幅值约束，115-m值加一，116-输出检测结果。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：